|
|
Biosensors based on functionalized graphene
Pavlásková, Lucie ; Skládal, Petr (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
V této práci byl demonstrován grafenový polem řízený transistor (GFET) jako platforma pro detekci glukózy. Sukcinimidyl ester pyrenbutanové kyseliny (PSE) sloužící jako nosič a enzym glukóza oxidáza (GOx) byly úspěšně použity k funkcionalizaci grafenového kanálu ve FE transistoru. Enzym GOx byl imobilizován na kanálu pro glukózovou detekci, jelikož indukuje selektivní katalytickou reakci glukózy. Proces funkcionalizace byl charakterizován pomocí Ramanovy spektroskopie a Atomární silové mikroskopie (AFM). Vyrobený biosenzor na bázi grafenu umožnil elektrickou detekci glukózy ve dvou různých uspořádáních. V uspořádní FET prostřednictvím posunu Diracova bodu ve voltampérové charakteristice, jakož i v nastavení pro kotinuální monitorování v reálném čase prostřednictvím změny odporu grafenového kanálu. Tato studie naznačuje, že grafen je slibným materiálem pro vývoj nanoelektronických biosenzorů včetně aplikací pro monitorování hladiny glukózy.
|
|
|
Graphene transfer methods for high quality graphene field effect transistors
Tesař, Jan ; Kormoš, Lukáš (referee) ; Procházka, Pavel (advisor)
This bachelor thesis is focused on the influence of different graphene transfer methods on its quality. Graphene layers were grown by Chemical Vapour Deposition (CVD) method. The quality characterization of subsequently transfered graphene is based on the measurement of charge carrier mobility which has been performed on the field-effect transistors fabricated by transferring of graphene layers onto Si/SiO$_2$ surface. Chemical etching and electrolytic delamination are the transfer methods that are being compared in this thesis. Results of the measurements showed that graphene layers transferred by electrolytic delamination exhibit approximately four times higher charge carrier mobility than those transferred by the chemical etching method.
|
|
|
Fabrication of Graphene and Study of its Physical Properties
Procházka, Pavel ; Rezek, Bohuslav (referee) ; Kalbáč,, Martin (referee) ; Dub, Petr (advisor)
This doctoral thesis is focused on the preparation of graphene layers by Chemical Vapor Deposition (CVD) and their utilization for fabrication and characterization of field effect transistors. The theoretical part of the thesis deals with different methods of graphene production and measurement of its transport properties. In the first part of the experimental section the growth of polycrystalline graphene and individual graphene crystals with sizes up to 300 m is investigated. Further, graphene layer was also grown on an atomically flat copper foils, which were fabricated in order to achieve the growth of graphene of higher quality. Subsequently, the transport properties of field effect transistors produced from the grown layers were measured. The last two chapters deal with a doping of graphene layer by gallium atoms and X-ray radiation. Whereas the deposition of gallium atoms on the graphene surface causes chemical doping of graphene layer by charge transfer, X-ray irradiation of graphene field effect transistors induces the ionization of positively charged defects in dielectrics, which electrostatically dope a graphene layer.
|
|
|
Detection of DNA/RNA fragments using graphene sensor and influence of upper electrolytic gate
Herzánová, Kristína ; Konečný, Martin (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
Jedinečné vlastnosti grafenu, jako je biokompatibilita, vysoká mobilita nosičů náboje a povrchová citlivost, z něj činí vhodný materiál pro biosenzory. Cílem této práce je popsat a představit takové senzory a měření provedená za účelem detekce fragmentů DNA, konkrétně látek na bázi cytosinu. Grafen je v polem řízených tranzistorech zapojen jako vodivý snímající kanál. Dopování grafenu vyvolané adsorpcí molekul na vodivém kanálu způsobuje změny transportních vlastností grafenu. Tyto změny se odrážejí v měření elektronických odezev: měření odporu grafenové vrstvy reagujícího v reálném čase na přidávání různých roztoků a závislost odporu na průběžné změně hradlového napětí. Druhou metodu měření lze provádět FET senzorem zapojeným v konfiguraci se spodním nebo elektrolytickým horním hradlem. Je sledován rozdíl mezi oběma konfiguracemi a také vliv vzdálenosti mezi grafenem a horní hradlovou elektrodou na odezvu senzoru. Výsledkem těchto měření jsou transferové křivky vykazující typické píky označující bod neutrality (Diracův bod) grafenu. Různé koncentrace roztoku analytu vedou k různým hodnotám napětí Diracova bodu, což slouží ke kvantifikaci úrovně dopování grafenu.
|
|
|
Development and fabrication of graphene Hall probes
Supalová, Linda ; Červenka, Jiří (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
Pokrok v inženýrství a technologiích vytvořil zájem o stabilní detektory magnetického pole schopné operovat v širokém rozsahu teplot. Senzory založené na Hallově jevu a obří magnetorezistenci jsou nejčastěji využívaná zařízení k neinvazivnímu měření statických i dynamických magnetických polí v reálném čase. Aplikace zařízení na bázi Hallova jevu zahrnují například lineární senzory magnetického pole, gyrátory, rychlostní a směrové senzory, elektrické kompasy a senzory proudu, v oblastech sahajících od výroby, automobilového a kosmického průmyslu po komunikační systémy. Nicméně současné materiály využívané v Hallových sondách (především III-V polovodiče jako InSb nebo GaAs) mají potíže s teplotní stabilitou. V této práci se zabýváme výrobou Hallových sond založených na grafénu a jejich testováním za zvýšených teplot. Úspěšně jsme vyrobili grafénové Hallovy sondy v uspořádání polem řízeného tranzistoru pomocí standartních výrobních metod jako litografie a depozice tenkých vrstev. Volba uspořádání polem řízeného tranzistoru nám umožňuje naplno využít vynikajících elektrických vlastností grafénu při testování těchto Hallových sond v rozmezí od pokojové teploty až do 200°C. Naše výsledky ukazují, že zvyšování teploty nezpůsobuje zásadní zhoršení výkonnosti grafénových Hallových sond i při teplotách nad 150°C. Tato práce otevírá dveře pro další výzkum chování grafénových Hallových sond za zvýšené teploty s důrazem na porozumění externích faktorů, které ovlivňují výkonnost takového senzoru při využití v normálních podmínkách.
|
|
|
Graphene dopamine biosensor and gate effect
Krajíčková, Kateřina ; Šimšíková, Michaela (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
This bachelor’s thesis focuses on investigating the interaction between biochemical substances (dopamine solutions) and graphene, using field effect transistor (FET) based sensors. Graphene possesses unique properties, including biocompatibility, high charge carrier mobility, and surface sensitivity, making it an ideal material for biosensing devices. In these sensors, graphene is employed as the conductive sensing channel within fieldeffect transistors. By utilizing sensors with an FET arrangement, the doping of graphene induced by adsorbed atoms or molecules can be experimentally determined through the observation of the shift in the position of the Dirac point. The measurements can be performed using either the bottom-gated or electrolytic top-gated configuration of the FET sensor, and the thesis explores the differences between the two setups. Furthermore, it investigates the impact of the distance between the graphene and top-gate electrode on the sensor’s response. The results of these measurements are represented by transfer curves, which exhibit characteristic peaks indicating the charge neutrality point, known as the Dirac point, of graphene.
|
|
|
Detection of DNA/RNA fragments using graphene sensor and influence of upper electrolytic gate
Herzánová, Kristína ; Konečný, Martin (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
Jedinečné vlastnosti grafenu, jako je biokompatibilita, vysoká mobilita nosičů náboje a povrchová citlivost, z něj činí vhodný materiál pro biosenzory. Cílem této práce je popsat a představit takové senzory a měření provedená za účelem detekce fragmentů DNA, konkrétně látek na bázi cytosinu. Grafen je v polem řízených tranzistorech zapojen jako vodivý snímající kanál. Dopování grafenu vyvolané adsorpcí molekul na vodivém kanálu způsobuje změny transportních vlastností grafenu. Tyto změny se odrážejí v měření elektronických odezev: měření odporu grafenové vrstvy reagujícího v reálném čase na přidávání různých roztoků a závislost odporu na průběžné změně hradlového napětí. Druhou metodu měření lze provádět FET senzorem zapojeným v konfiguraci se spodním nebo elektrolytickým horním hradlem. Je sledován rozdíl mezi oběma konfiguracemi a také vliv vzdálenosti mezi grafenem a horní hradlovou elektrodou na odezvu senzoru. Výsledkem těchto měření jsou transferové křivky vykazující typické píky označující bod neutrality (Diracův bod) grafenu. Různé koncentrace roztoku analytu vedou k různým hodnotám napětí Diracova bodu, což slouží ke kvantifikaci úrovně dopování grafenu.
|
|
|
Biosensors based on functionalized graphene
Pavlásková, Lucie ; Skládal, Petr (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
V této práci byl demonstrován grafenový polem řízený transistor (GFET) jako platforma pro detekci glukózy. Sukcinimidyl ester pyrenbutanové kyseliny (PSE) sloužící jako nosič a enzym glukóza oxidáza (GOx) byly úspěšně použity k funkcionalizaci grafenového kanálu ve FE transistoru. Enzym GOx byl imobilizován na kanálu pro glukózovou detekci, jelikož indukuje selektivní katalytickou reakci glukózy. Proces funkcionalizace byl charakterizován pomocí Ramanovy spektroskopie a Atomární silové mikroskopie (AFM). Vyrobený biosenzor na bázi grafenu umožnil elektrickou detekci glukózy ve dvou různých uspořádáních. V uspořádní FET prostřednictvím posunu Diracova bodu ve voltampérové charakteristice, jakož i v nastavení pro kotinuální monitorování v reálném čase prostřednictvím změny odporu grafenového kanálu. Tato studie naznačuje, že grafen je slibným materiálem pro vývoj nanoelektronických biosenzorů včetně aplikací pro monitorování hladiny glukózy.
|
|
|
Graphene transfer methods for high quality graphene field effect transistors
Tesař, Jan ; Kormoš, Lukáš (referee) ; Procházka, Pavel (advisor)
This bachelor thesis is focused on the influence of different graphene transfer methods on its quality. Graphene layers were grown by Chemical Vapour Deposition (CVD) method. The quality characterization of subsequently transfered graphene is based on the measurement of charge carrier mobility which has been performed on the field-effect transistors fabricated by transferring of graphene layers onto Si/SiO$_2$ surface. Chemical etching and electrolytic delamination are the transfer methods that are being compared in this thesis. Results of the measurements showed that graphene layers transferred by electrolytic delamination exhibit approximately four times higher charge carrier mobility than those transferred by the chemical etching method.
|
|
|
Fabrication of Graphene and Study of its Physical Properties
Procházka, Pavel ; Rezek, Bohuslav (referee) ; Kalbáč,, Martin (referee) ; Dub, Petr (advisor)
This doctoral thesis is focused on the preparation of graphene layers by Chemical Vapor Deposition (CVD) and their utilization for fabrication and characterization of field effect transistors. The theoretical part of the thesis deals with different methods of graphene production and measurement of its transport properties. In the first part of the experimental section the growth of polycrystalline graphene and individual graphene crystals with sizes up to 300 m is investigated. Further, graphene layer was also grown on an atomically flat copper foils, which were fabricated in order to achieve the growth of graphene of higher quality. Subsequently, the transport properties of field effect transistors produced from the grown layers were measured. The last two chapters deal with a doping of graphene layer by gallium atoms and X-ray radiation. Whereas the deposition of gallium atoms on the graphene surface causes chemical doping of graphene layer by charge transfer, X-ray irradiation of graphene field effect transistors induces the ionization of positively charged defects in dielectrics, which electrostatically dope a graphene layer.
|
guest ::
