|
|
The Use of AFM Measurement Method in Crystalline Silicon Solar Cells Technology
Mojrová, Barbora ; Boušek, Jaroslav (referee) ; Hégr, Ondřej (advisor)
This thesis deals with the use of Atomic Force Microscopy (AFM) and Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) in solar cells production. Both techniques measure surface properties using interactions between surface and tip that progressively scans entire surface of the sample. Atomic force microscopy allows three dimensional imaging of surface structure. Kelvin probe force microscopy is used to measure the contact potential difference on the sample surface. There are described experimental measurements of monocrystalline and multicrystalline substrates after various etching processes using AFM. By using KPFM the contact potential difference was measured on dielectric layers PSG, SiOX, SiNX and Al2O3 and on selective emitter structures. All experiments described in this work were carried out at the Solartec Ltd. workplace and they completely correspond with the actual technology of crystalline solar cells production.
|
|
|
SPM Methods Based On The Quartz Resonator Probes
Wertheimer, Pavel ; Sobotík, Pavel (referee) ; Číp, Ondřej (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
The thesis is focused on development of scanning probe microscope systems, especially development and implementation of quartz resonator probes. The quartz resonator probes, compared to the standard silicon cantilevers, have several advantages. It is in particular their mechanical properties and possibility of direct electrical readout of the deflection signal. Due to the fact, the probes are easy to implement even into more complex SPM systems. The thesis deals with development of universal and open SPM control system electronics. The electronics consist of the commercial SPM control and oscillation units, the development of the other electronic parts (such as the high voltage amplifier and the preamplifier units) is described in the thesis. Further, the thesis reports on development of the qPlus UHV LT SPM microscope system that was carried out at Universität Hamburg. Part of it was development of the qPlus preamplifier able to operate at liquid helium temperature. The third topic of the thesis is the implementation of qPlus technology into the UHV VT SPM microscope suitable to operate in situ with a scanning electron microscope. The qPlus sensors and the universal UHV preamplifier were designed and manufactured. Test measurements were conducted on all of the developed systems.
|
|
|
Improvement of control and analysis techniques of a SPM model
Štefko, Marcel ; Nováček, Zdeněk (referee) ; Šulc, Dalibor (advisor)
Bakalářská práce se zabývá zdokonalováním výukového modelu mikroskopu atomárních sil (AFM). Součástí práce je rešerše stávajících analogii mezi makroskopickými jevy a fenomény spojenými s mikroskopii rastrovací sondou. Dále byla vybrána vhodná analogie, která byla následně implementována do již existujícího modelu mikroskopu atomárních sil. Do modelu byl integrován i jednodeskový počítač, který zajistí ovládání i bez nutnosti připojení externího počítače. Na závěr byly vyhodnoceny vlastnosti použité sondy a analogie mezi modelem a skutečnými mikroskopy atomárních sil.
|
|
|
Local optical and electrical characteristics of optoelectronic devices
Škarvada, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (referee) ; Lazar, Josef (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
Solar energy conversion, miniaturization of semiconductor devices and associated lifetime, reliability and efficiency of devices are the basic premise of this work. This work is focused on the study of optoelectronic devices especially solar cells and its nondestructive diagnostic. Solar cells are advantageous for study mainly because the pn junction is located near the surface and contains a lot of inhomogeneities. It has been difficult until recently to investigate their local physical (electrical and optical) parameters due to the size of inhomogeneities. Behavior of inhomogeneities can be well understood with knowledge of its local properties. Establishment of measurement workplace, that satisfies requirements for measurement of local emission and optically induced current measurement, allows us detection and localization of inhomogeneities with spatial resolution more or less 100 nm. The core of thesis is characterization of imperfection using nondestructive techniques in the macroscopic region but primarily in microscopic region using scanning probe microscopy. Integral parts of the work are characterization techniques for photoelectrical devices, microscopic techniques and data processing. Scanning near-field optical microscope is used for the purpose of microscopic characterization such as topography, local optical, photoelectrical and electrooptical properties of structures in high spatial resolution. Locally induced current technique, current voltage characteristics, emission from reversed bias pn junction measurement including its thermal dependence are used for samples investigation in macroscopical region. It is possible to localize defects and structure inhomogeneity using mentioned techniques. Localised defects are consequently analyzed for composition and measured using electron microscopy. Specific outputs of work are classification of photoelectric devices defects and specification of nondestructive characterization techniques used for defect detection. Experimental characterization techniques are described together with defects measurement procedures. The key output is the catalog of serious defects which was detected. Particular defects of samples are shown including describe of its properties and physical meaning.
|
|
|
Comparison of microscopic diagnostic methods
Veselý, Jakub ; Tihlaříková, Eva (referee) ; Čudek, Pavel (advisor)
This thesis deals with the description and comparison of diagnostic methods, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy. The introduction is a description of diagnostic methods. The following experimental section dealing with the diagnosis of ferritic chromium steel sample methods of scanning electron microscopy, atomic force microscopy, transmission electron microscopy and the evaluation and interpretation of measured results. The conclusion provides a comparison, the advantages and disadvantages of diagnostic methods.
|
|
|
Fabrication of the STM tips - static and dynamic etching method
Jonner, Jakub ; Spousta, Jiří (referee) ; Kostelník, Petr (advisor)
This bachelor thesis deals with the static and dynamic method of electrochemical etching way of fabrication tips for Scanning Tunneling Microscope (STM). This thesis describes basic principles of the mentioned methods and the construction solutions of the etching apparatuses. An extensive set of measurements was performed in order to obtain the main goal of the thesis – to determine the influence of various etching parameters on the process and final product. In case of static method, we used various concentrations of KOH solution, depths of plunge of the wolfram wire in to the etching solution and setpoints of the etching voltage. In case of dynamic method, we used also various concentrations of KOH solution and different settings of the etching solution flow rate and setpoints of the etching voltage. The ideal configuration of the etching parameters is presented at the end of the thesis as well with the comparison of the etching results from both of the eching methods.
|
|
|
Application of Scanning Probe Microscope in Nanoscience and Nanotechnology
Konečný, Martin ; Klapetek, Petr (referee) ; Fejfar, Antonín (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
Tato doktorská práce se zabývá rastrovací sondovou mikroskopií (Scanning Probe Microscopy – SPM) a jejím využitím v nanovědách a nanotechnologiích. Konkrétně je zde kladem důraz především na pokročilé techniky mikroskopie atomárních sil (Atomic Force Microscopy – AFM), jako je Kelvinova silová mikroskopie (Kelvin Probe Force Microscopy – KPFM) a vodivostní AFM. Samotné aplikace těchto technik jsou dále zaměřené zejména na oblast výzkumu grafenu. V práci je nejprve stručně rozebrán princip fungování SPM a následně jsou diskutovány jednotlivé aplikace AFM a KPFM zaměřené na charakterizaci vlastností jak samotného gafenu, tak i zařízeních fungujících na jeho bázi. Dále se práce zabývá možnostmi využití AFM integrovaného v jednom zařízení spolu se rastrovacím elektronovým mikroskopem (Scanning Electron Microscopy - SEM). Z tohoto přehledu vyplývají čtyři hlavní témata doktorského výzkumu, které se věnují studiu přesunu elektrikého náboje mezi grafenovými nanostrukturami, přípravě a charakterizaci hydrogenovaného grafenu a grafen-kovových hybridních struktur s uplatněním v biosensorice. Aspekty jednotlivých témat jsou následně podrobně rozebrány a podpořeny adekvátními experimentálními výsledky. Na závěr jsou nastíněny plány budoucího výzkumu týkajícího se těchto čtyř témat
|
|
|
Comparison of microscopic diagnostic methods
Veselý, Jakub ; Tihlaříková, Eva (referee) ; Čudek, Pavel (advisor)
This thesis deals with the description and comparison of diagnostic methods, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy. The introduction is a description of diagnostic methods. The following experimental section dealing with the diagnosis of ferritic chromium steel sample methods of scanning electron microscopy, atomic force microscopy, transmission electron microscopy and the evaluation and interpretation of measured results. The conclusion provides a comparison, the advantages and disadvantages of diagnostic methods.
|
|
|
Analysis of solar cell surface features
Lipr, Tomáš ; Macků, Robert (referee) ; Škarvada, Pavel (advisor)
This thesis is focused on the study of electrical and optical properties of solar cell samples using the near field optical microscope. Process of the image formation is described. Artefacts which are presented on some of topography images are described, too. There are some timing problems with measuring of the sample local electric response. If the measuring and scanning devices are not in the time synchronization there will be some difficulties with measured data representation and 2D image offline formation. Created electronic for SNOM and measuring devices synchronization is presented.
|
|
|
Non-Destructive Local Diagnostics of Optoelectronic Devices
Sobola, Dinara ; Pína,, Ladislav (referee) ; Pinčík,, Emil (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
Chceme-li využít nové materiály pro nová optoelektronická zařízení, potřebujeme hlouběji nahlédnout do jejich struktury. K tomu, abychom toho dosáhli, je však nutný vývoj a aplikace přesnějších diagnostických metod. Předložená disertační práce, jako můj příspěvek k částečnému dosažení tohoto cíle, se zabývá metodami lokální diagnostiky povrchu optoelektronických zařízení a jejich materiálů, většinou za využití nedestruktivních mechanických, elektrických a optických technik. Tyto techniky umožňují jednak pochopit podstatu a jednak zlepšit celkovou účinnost a spolehlivost optoelektronických struktur, které jsou obecně degradovány přítomností malých defektů, na nichž dochází k absorpci světla, vnitřnímu odrazu a dalším ztrátovým mechanismům. Hlavní úsilí disertační práce je zaměřeno na studium degradačních jevů, které jsou nejčastěji způsobeny celkovým i lokálním ohřevem, což vede ke zvýšené difúze iontů a vakancí v daných materiálech. Z množství optoelektronických zařízení, jsem zvolila dva reprezentaty: a) křemíkové solární články – součástky s velkým pn přechodem a b) tenké vrstvy – substráty pro mikro optoelektronická zařízení. V obou případech jsem provedla jejich detailní povrchovou charakterizaci. U solárních článků jsem použila sondovou mikroskopii jako hlavní nástroj pro nedestruktivní charakterizaci povrchových vlastností. Tyto metody jsou v práci popsány, a jejich pozitivní i negativní aspekty jsou vysvětleny na základě rešerše literatury a našich vlastních experimentů. Je také uvedeno stanovisko k použití sondy mikroskopických aplikací pro studium solárních článků. V případě tenkých vrstev jsem zvolila dva, z hlediska stability, zajímavé materiály, které jsou vhodnými kandidáty pro přípravu heterostruktury: safír a karbid křemíku. Ze získaných dat a analýzy obrazu jsem našla korelaci mezi povrchovými parametry a podmínkami růstu heterostruktur studovaných pro optoelektronické aplikace. Práce zdůvodňuje používání těchto perspektivních materiálů pro zlepšení účinnosti, stability a spolehlivosti optoelektronických zařízení.
|
guest ::
