|
|
Towards highly-doped Ge and ZnO nanowires: Growth, characterization and doping level analysis
Pejchal, Tomáš ; Mikulík,, Petr (referee) ; Grym,, Jan (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
Vysoce dopovaná polovodičová nanovlákna představují nadějnou třídu nanostruktur pro budoucí aplikace v elektronice, optoelektronice nebo bio-senzorice. Tato práce se zaměřuje na přípravu a charakterizaci nanovláken germania a oxidu zinečnatého s cílem dosáhnout vysoké úrovně dopování. Úvodní část dizertační práce se zabývá přípravou germaniových nanovláken metodou VLS (pára – kapalina – pevná látka). Nejprve jsou popsány faktory ovlivňující růst nanovláken a jejich morfologii – složení katalytické částice, vliv adsorbovaných atomů či molekul a potenciální inkorporace atomů katalyzátoru do objemu nanovláken. Nanovlákna připravená ze zlatých katalytických nanočástic v podmínkách ultravysokého vakua (tzv. MBE metodou) a za přítomnosti atomárního vodíku (proces napodobující podmínky CVD metod) vykazují odlišnou morfologii a směr růstu. Tyto rozdíly odhalují kombinovaný účinek adsorpce atomárního vodíku a šíření zlatého katalyzátoru na stěny nanovláken. Tento efekt je klíčový pro vysvětlení rozdílů ve výsledné morfologii nanovláken připravených MBE a CVD metodami. Další část práce se věnuje přípravě Ge nanovláken z katalyzátorů obsahujících prvky III. skupiny a studiu jejich případné inkorporace, která by mohla vést k dopování nanovláken. Bylo zjištěno, že in-situ připravené směsné Au–Ga nanočástice lze úspěšně využít pro růst germaniových nanovláken, přestože stabilita katalyzátoru je nižší než v případě čistého zlata. I přes vysokou koncentraci gallia v katalytické částici nebyla pozorována inkorporace gallia do objemu nanovlákna. Tato metoda dopování nanovláken se tedy pro uvedenou materiálovou kombinaci ukázala jako nevhodná. Ve třetí části práce jsou popsány výsledky charakterizace ZnO nanodrátů a vývoj metody jejich difuzního dopování galliem. Je prokázán vliv žíhání nanodrátů na koncentraci kyslíkových vakancí (VO) – ve srovnání s žíháním v podmínkách vysokého vakua se koncentrace VO snižuje žíháním v plynném peroxidu vodíku. Dále je zdokumentována inkorporace gallia do ZnO nanodrátů při teplotě nad 350 °C – pozorováno pomocí in-situ SEM. Při teplotě nad 450 °C dochází ke galliem indukované dekompozici ZnO nanodrátů. K určení koncentrace a prostorového rozložení Ga atomů v nanovláknech je využito teoretického difuzního modelu a STEM EDS měření nanovláken. Byla nalezena korelace mezi koncentrací kyslíkových vakancí a inkorporací gallia do objemu ZnO nanovláken. Koncentrace gallia dosahuje řádově 10^21 cm^-3, což dokazuje vhodnost použité metody pro dosažení vysokých úrovní dopování, které jsou potřebné pro budoucí bio-senzorické aplikace v infračervené oblasti.
|
|
|
Germanium island morphology in the presence of Gallium and Gold
Pejchal, Tomáš ; Čechal, Jan (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
This bachelor's thesis deals with germanium island morphology in the presence of gold, silver and gallium. The islands were grown on Ge(111) surface by means of evaporation under the UHV conditions. In the paper a background research on the surface reconstructions of the metals on Ge(111) is presented. It is demonstrated that the island concentration, size and shape are affected by the presence of metals and the deposition temperature. The surface structure and the morphology of the samples were investigated by RHEED and SEM.
|
|
|
Modification of semiconductor nanowire growth
Pejchal, Tomáš ; Grym, Jan (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
This diploma thesis deals with the growth of semiconductor nanowires on Ge(111) surface. The nanowires were prepared by means of PVD (physical vapor deposition). The growth was calatyzed by Au colloidal nanoparticles. An impact of different growth conditions on nanowire morfology is presented. It is demonstrated that Ge nanowires grow preferentially along axis. Ge wires with orientation were observed as well.
|
|
|
Towards highly-doped Ge and ZnO nanowires: Growth, characterization and doping level analysis
Pejchal, Tomáš ; Mikulík,, Petr (referee) ; Grym,, Jan (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
Vysoce dopovaná polovodičová nanovlákna představují nadějnou třídu nanostruktur pro budoucí aplikace v elektronice, optoelektronice nebo bio-senzorice. Tato práce se zaměřuje na přípravu a charakterizaci nanovláken germania a oxidu zinečnatého s cílem dosáhnout vysoké úrovně dopování. Úvodní část dizertační práce se zabývá přípravou germaniových nanovláken metodou VLS (pára – kapalina – pevná látka). Nejprve jsou popsány faktory ovlivňující růst nanovláken a jejich morfologii – složení katalytické částice, vliv adsorbovaných atomů či molekul a potenciální inkorporace atomů katalyzátoru do objemu nanovláken. Nanovlákna připravená ze zlatých katalytických nanočástic v podmínkách ultravysokého vakua (tzv. MBE metodou) a za přítomnosti atomárního vodíku (proces napodobující podmínky CVD metod) vykazují odlišnou morfologii a směr růstu. Tyto rozdíly odhalují kombinovaný účinek adsorpce atomárního vodíku a šíření zlatého katalyzátoru na stěny nanovláken. Tento efekt je klíčový pro vysvětlení rozdílů ve výsledné morfologii nanovláken připravených MBE a CVD metodami. Další část práce se věnuje přípravě Ge nanovláken z katalyzátorů obsahujících prvky III. skupiny a studiu jejich případné inkorporace, která by mohla vést k dopování nanovláken. Bylo zjištěno, že in-situ připravené směsné Au–Ga nanočástice lze úspěšně využít pro růst germaniových nanovláken, přestože stabilita katalyzátoru je nižší než v případě čistého zlata. I přes vysokou koncentraci gallia v katalytické částici nebyla pozorována inkorporace gallia do objemu nanovlákna. Tato metoda dopování nanovláken se tedy pro uvedenou materiálovou kombinaci ukázala jako nevhodná. Ve třetí části práce jsou popsány výsledky charakterizace ZnO nanodrátů a vývoj metody jejich difuzního dopování galliem. Je prokázán vliv žíhání nanodrátů na koncentraci kyslíkových vakancí (VO) – ve srovnání s žíháním v podmínkách vysokého vakua se koncentrace VO snižuje žíháním v plynném peroxidu vodíku. Dále je zdokumentována inkorporace gallia do ZnO nanodrátů při teplotě nad 350 °C – pozorováno pomocí in-situ SEM. Při teplotě nad 450 °C dochází ke galliem indukované dekompozici ZnO nanodrátů. K určení koncentrace a prostorového rozložení Ga atomů v nanovláknech je využito teoretického difuzního modelu a STEM EDS měření nanovláken. Byla nalezena korelace mezi koncentrací kyslíkových vakancí a inkorporací gallia do objemu ZnO nanovláken. Koncentrace gallia dosahuje řádově 10^21 cm^-3, což dokazuje vhodnost použité metody pro dosažení vysokých úrovní dopování, které jsou potřebné pro budoucí bio-senzorické aplikace v infračervené oblasti.
|
|
|
Modification of semiconductor nanowire growth
Pejchal, Tomáš ; Grym, Jan (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
This diploma thesis deals with the growth of semiconductor nanowires on Ge(111) surface. The nanowires were prepared by means of PVD (physical vapor deposition). The growth was calatyzed by Au colloidal nanoparticles. An impact of different growth conditions on nanowire morfology is presented. It is demonstrated that Ge nanowires grow preferentially along axis. Ge wires with orientation were observed as well.
|
|
|
Germanium island morphology in the presence of Gallium and Gold
Pejchal, Tomáš ; Čechal, Jan (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
This bachelor's thesis deals with germanium island morphology in the presence of gold, silver and gallium. The islands were grown on Ge(111) surface by means of evaporation under the UHV conditions. In the paper a background research on the surface reconstructions of the metals on Ge(111) is presented. It is demonstrated that the island concentration, size and shape are affected by the presence of metals and the deposition temperature. The surface structure and the morphology of the samples were investigated by RHEED and SEM.
|
guest ::
