|
|
Fabrication, optimization and in-situ characterization of thermally tunable vanadium dioxide nanostructures
Krpenský, Jan ; Maniš, Jaroslav (referee) ; Konečná, Andrea (advisor)
Oxid vanadičitý (VO2) přilákal v posledních desetiletích zvýšenou pozornost kvůli svému fázovému přechodu kov-izolant na teplotě okolo 68 °C. Tento fázový přechod je provázen změnou krystalové mříže z monoklinické (dielektrikum) na tetragonální (kov), smrštěním krystalové mříže v kovové fázi a výrazným rozdílem mezi transmisivitou v infračervené oblasti mezi oběma fázemi. Avšak výroba VO2 může být náročná kvůli jiným možným stochiometrickým konfiguracím jako je VO, V2O3 nebo V2O5. V posledních letech bylo použito mnoho výrobních technik, u kterých optimalizace výrobního procesu produkuje VxOy v požadované VO2 stochiometrii. V této práci je uvedeno shrnutí tří technik vhodných pro depozici tenkých vrstev VO2 a je popsán proces výroby tenkých vzorků (lamel), které jsou vhodné pro studium v transmisním elektronovém mikroskopu (TEM), pomocí fokusovaného iontového svazku (FIB). Použití TEM se zahříváním uvnitř komory pro charakterizaci VO2 vzorků produkuje cenné informace o mikrostruktuře VO2 pod i nad teplotou přechodu. Navíc dává spektroskopie energiových ztrát elektronů cenný vhled do změn různých stochiometrií VO2 v souvislosti s tloušťkou zkoumaného vzorku, zejména blízko hrany vzorku.
|
|
|
Optical characterization of InAs nanowires
Hošková, Michaela ; Ligmajer, Filip (referee) ; Musálek, Tomáš (advisor)
This bachelor thesis deals with the fabrication and optical characterization of InAs nanowires. Physical vapor deposition is used for the fabrication of nanowires via method selective epitaxy in the MBE chamber. The growth conditions for the formation of nanowires are optimized and their dimensions are characterized by a scanning electron microscope. Confocal spectroscopy and electron energy loss spectroscopy are employed for measurement of the optical response and the influence of the geometry of individual nanowires is studied. The motivation is the development of a new optical method that monitors nanowires directly during growth in the MBE apparatus.
|
|
|
Electron microscopy and spectroscopy in plasmonics
Horák, Michal ; Krenn, Joachim (referee) ; Shegai, Timur (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Tato práce se zabývá mikroskopickými technikami využívajícími elektronový a iontový svazek pro přípravu a charakterizaci plazmonických nanostruktur. Analytická elektronová mikroskopie je představena se zaměřením na aplikace v oblasti plazmoniky. Důraz je kladen na spektroskopii energiových ztrát elektronů (EELS) a katodoluminiscenci. Dále je diskutována výroba plazmonických vzorků pro transmisní elektronovou mikroskopii, přičemž je kladen důraz na litografii iontovým svazkem a na přípravu vzorků za použití chemicky syntetizovaných částic ve vodném roztoku. Hlavní výzkumné výsledky práce jsou rozděleny do čtyř částí. První část se věnuje komparativní studii plazmonických antén vyrobených elektronovou a iontovou litografií. Přestože obě techniky jsou vhodné pro výrobu plazmonických antén, elektronová litografie by měla být upřednostňována před iontovou litografií díky lepší kvalitě výsledných antén a jejich silnější plazmonické odezvě. Antény vyrobené iontovou litografií mají neostré okraje, vykazují výrazné kolísání tloušťky a jsou také silně kontaminovány nejen organickými kontaminanty, ale také rezidui po iontové litografii včetně implantovaných iontů z iontového svazku a atomů titanové adhezivní vrstvy. Ve druhé části je zkoumán Babinetův princip komplementarity pro plazmonické nanostruktury na sérii zlatých diskových antén a komplementárních apertur ve zlaté vrstvě s různými průměry. Komplementarita je potvrzena pro základní plazmonické vlastnosti jako rezonanční energie, ale rozdíly způsobené omezenou platností Babinetova principu jsou patrné například pro prostorové rozložení blízkého pole plazmonových polaritonů. Třetí část shrnuje studii nanostruktur s funkčními vlastnostmi souvisejícími s lokálním zesílením elektrického a magnetického pole. Obzvlášť silné lokální zesílení pole vykazují plazmonické antény tvaru bowtie a diabolo, a to jak ve formě částic, tak ve formě apertur. Naše studie umožnila identifikovat několik módů lokalizovaných povrchových plazmonů v těchto anténách a charakterizovat jejich vlastnosti včetně energie módu, rozložení elektrické a magnetické složky blízkého pole módu, a kvalitativní rozložení uzlů náboje a proudu souvisejících oscilací elektronového plynu. Dále jsme studovali laditelnost energií módů v blízké infračervené a viditelné spektrální oblasti a zaměřili jsme se na Babinetovskou komplementaritu mezi přímými a invertovanými anténami. Poslední část je zaměřena na stříbrný amalgám, nový a velmi perspektivní plazmonický materiál. Změnou velikosti stříbrných amalgámových nanostruktur může být jejich plazmonová rezonance laděna od oblasti ultrafialového záření přes celou viditelnou až po infračervenou oblast. Jelikož stříbrný amalgám je dobře prozkoumán v oblasti elektrochemie, stříbrné amalgámové nanočástice otevírají možnost kombinovat plazmoniku a elektrochemii dohromady.
|
|
| |
|
|
Optical characterization of InAs nanowires
Hošková, Michaela ; Ligmajer, Filip (referee) ; Musálek, Tomáš (advisor)
This bachelor thesis deals with the fabrication and optical characterization of InAs nanowires. Physical vapor deposition is used for the fabrication of nanowires via method selective epitaxy in the MBE chamber. The growth conditions for the formation of nanowires are optimized and their dimensions are characterized by a scanning electron microscope. Confocal spectroscopy and electron energy loss spectroscopy are employed for measurement of the optical response and the influence of the geometry of individual nanowires is studied. The motivation is the development of a new optical method that monitors nanowires directly during growth in the MBE apparatus.
|
|
|
Fabrication, optimization and in-situ characterization of thermally tunable vanadium dioxide nanostructures
Krpenský, Jan ; Maniš, Jaroslav (referee) ; Konečná, Andrea (advisor)
Oxid vanadičitý (VO2) přilákal v posledních desetiletích zvýšenou pozornost kvůli svému fázovému přechodu kov-izolant na teplotě okolo 68 °C. Tento fázový přechod je provázen změnou krystalové mříže z monoklinické (dielektrikum) na tetragonální (kov), smrštěním krystalové mříže v kovové fázi a výrazným rozdílem mezi transmisivitou v infračervené oblasti mezi oběma fázemi. Avšak výroba VO2 může být náročná kvůli jiným možným stochiometrickým konfiguracím jako je VO, V2O3 nebo V2O5. V posledních letech bylo použito mnoho výrobních technik, u kterých optimalizace výrobního procesu produkuje VxOy v požadované VO2 stochiometrii. V této práci je uvedeno shrnutí tří technik vhodných pro depozici tenkých vrstev VO2 a je popsán proces výroby tenkých vzorků (lamel), které jsou vhodné pro studium v transmisním elektronovém mikroskopu (TEM), pomocí fokusovaného iontového svazku (FIB). Použití TEM se zahříváním uvnitř komory pro charakterizaci VO2 vzorků produkuje cenné informace o mikrostruktuře VO2 pod i nad teplotou přechodu. Navíc dává spektroskopie energiových ztrát elektronů cenný vhled do změn různých stochiometrií VO2 v souvislosti s tloušťkou zkoumaného vzorku, zejména blízko hrany vzorku.
|
|
|
Electron microscopy and spectroscopy in plasmonics
Horák, Michal ; Krenn, Joachim (referee) ; Shegai, Timur (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Tato práce se zabývá mikroskopickými technikami využívajícími elektronový a iontový svazek pro přípravu a charakterizaci plazmonických nanostruktur. Analytická elektronová mikroskopie je představena se zaměřením na aplikace v oblasti plazmoniky. Důraz je kladen na spektroskopii energiových ztrát elektronů (EELS) a katodoluminiscenci. Dále je diskutována výroba plazmonických vzorků pro transmisní elektronovou mikroskopii, přičemž je kladen důraz na litografii iontovým svazkem a na přípravu vzorků za použití chemicky syntetizovaných částic ve vodném roztoku. Hlavní výzkumné výsledky práce jsou rozděleny do čtyř částí. První část se věnuje komparativní studii plazmonických antén vyrobených elektronovou a iontovou litografií. Přestože obě techniky jsou vhodné pro výrobu plazmonických antén, elektronová litografie by měla být upřednostňována před iontovou litografií díky lepší kvalitě výsledných antén a jejich silnější plazmonické odezvě. Antény vyrobené iontovou litografií mají neostré okraje, vykazují výrazné kolísání tloušťky a jsou také silně kontaminovány nejen organickými kontaminanty, ale také rezidui po iontové litografii včetně implantovaných iontů z iontového svazku a atomů titanové adhezivní vrstvy. Ve druhé části je zkoumán Babinetův princip komplementarity pro plazmonické nanostruktury na sérii zlatých diskových antén a komplementárních apertur ve zlaté vrstvě s různými průměry. Komplementarita je potvrzena pro základní plazmonické vlastnosti jako rezonanční energie, ale rozdíly způsobené omezenou platností Babinetova principu jsou patrné například pro prostorové rozložení blízkého pole plazmonových polaritonů. Třetí část shrnuje studii nanostruktur s funkčními vlastnostmi souvisejícími s lokálním zesílením elektrického a magnetického pole. Obzvlášť silné lokální zesílení pole vykazují plazmonické antény tvaru bowtie a diabolo, a to jak ve formě částic, tak ve formě apertur. Naše studie umožnila identifikovat několik módů lokalizovaných povrchových plazmonů v těchto anténách a charakterizovat jejich vlastnosti včetně energie módu, rozložení elektrické a magnetické složky blízkého pole módu, a kvalitativní rozložení uzlů náboje a proudu souvisejících oscilací elektronového plynu. Dále jsme studovali laditelnost energií módů v blízké infračervené a viditelné spektrální oblasti a zaměřili jsme se na Babinetovskou komplementaritu mezi přímými a invertovanými anténami. Poslední část je zaměřena na stříbrný amalgám, nový a velmi perspektivní plazmonický materiál. Změnou velikosti stříbrných amalgámových nanostruktur může být jejich plazmonová rezonance laděna od oblasti ultrafialového záření přes celou viditelnou až po infračervenou oblast. Jelikož stříbrný amalgám je dobře prozkoumán v oblasti elektrochemie, stříbrné amalgámové nanočástice otevírají možnost kombinovat plazmoniku a elektrochemii dohromady.
|
|
|
Babinet principle for plasmonic antennas: complementarity and differences
Horák, M. ; Křápek, V. ; Hrtoň, M. ; Metelka, O. ; Šamořil, T. ; Stöger-Pollach, M. ; Paták, Aleš ; Šikola, T.
Plasmonics deals mainly with surface plasmon polaritons (SPP), which are collective oscillations of free electrons at metal-dielectric interfaces connected with the local electromagnetic field. When SPP are spatially restricted to a metallic nanoparticle, we talk about localized surface plasmons (LSP). LSP resonances can be characterized with an excellent spectral and spatial resolution by electron energy loss spectroscopy (EELS) and cathodoluminescence. Both techniques utilize an electron beam that interacts with the metallic nanoparticle and excites the LSP resonances. EELS measures the energy transferred from electrons to the LSP and cathodoluminescence deals with the light which the LSP emit during their decay. Babinet principle, originating in the wave theory of light and analysis of diffraction, relates the optical response of apertures in thin films and their complementary particle analogues. According to the Babinet principle, LSP in complementary particles and apertures have identical resonance energies and their near fields are closely linked: the electric field distribution of a specific in-plane polarization for an aperture corresponds to the magnetic field distribution of a perpendicular polarization for a particle.
|
guest ::
