Posudky závěrečné kvalifikační práce

Posudek vedoucího

Orlita, Milan

Předložená diplomka shrnuje výsledky více než roční práce Bc. Ivana Mohelského v oblasti magneto-optické spektroskopie a magneto-transportních vlastností topologických izolátorů. Do projektu studia těchto systémů se Ivan zapojil během dvou pobytů v Národní laboratoři silných magnetických (LNCMI-CNRS) v Grenoblu, které jako student VUT v Brně absolvoval v letech 2019 (únor-srpen) a 2020 (únor-březen) v rámci výměnného programu Erasmus. Od samého počátku Ivan přistupoval velmi aktivně a samostatně ke všem zadaným úkolům, které zahrnovaly realizaci magneto-transmisních experimentů v infračervené spektrální oblasti v silných magnetických polích, zpracování i interpretaci získaných dat, stejně tak jako jejich modelování na základě navrženého jednoduchého teoretického popisu pro elektronické stavy v okolí minima/maxima vodivostního/valenčního pásu Bi2Te3. Jednotlivé úkoly vyplývající z řešeného projektu Ivan v průběhu celého uplynulého roku plnil spíše jako zkušený doktorand než student inženýrského cyklu. Dosažené výsledky jsou mimo zde hodnocené diplomové práce také shrnuty v on-line dostupném manuskriptu (I. Mohelský et al., arXiv: 2004.13565), na jehož přípravě se Ivan Mohelský výrazně podílel. Manuskript je momentálně v druhém kole recenzního řízení v časopise Physical Review B a pravděpodobně bude přijat k publikaci. Primárním výsledkem práce je jednoznačná identifikace Bi2Te3 jako polovodiče s přímým zakázaným pásem energií. Paradoxně, navzdory velmi intenzivnímu výzkumu tohoto materiálu v několika uplynulých letech nebyl dosud v této otázce dosažen konsensus. Diplomová práce Ivana Mohelského je napsána v anglickém jazyce, její text má padesát stran, je rozčleněn do šesti na sebe navazujících kapitol. Vlastní text práce začíná stručným ůvodem do tematiky topologických izolátorů, pokračuje teoretickým popisem pevné látky v magnetickém poli a její optické odezvy, a úvodem do použitých experimentálních technik. Jádrem práce je kapitola 5, kde je prezentována většina z experimentálních výsledků práce spolu s teoretickým modelem. Také po formální stránce je diplomová práce velmi zdařilá. Předloženou diplomovou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení A ve všech navržených kritériích.

Dílčí hodnocení
Kritérium	Známka	Body	Slovní hodnocení
Splnění požadavků a cílů zadání	A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod	A
Vlastní přínos a originalita	A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry	A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii	A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti	A
Grafická, stylistická úprava a pravopis	A
Práce s literaturou včetně citací	A
Samostatnost studenta při zpracování tématu	A

Navrhovaná známka: A

Posudek oponenta

Výborný, Karel

Předložená práce se zabývá experimentálním studiem dvou konkrétních "topologicky zajímavých látek" (Bi2Te3 a ScPtBi), přičemž v prvním případě jsou použity optické metody, zatímco u ScPtBi je měřena elektrická vodivost v magnetickém poli. Jako diplomová práce by bývala bohatě stačila první část, její provedení hodnotím jako skvělé a naopak magnetotransportu v ScPtBi bych doporučoval se ještě dále věnovat: tohoto tématu se týká otázka č. 1 níže a zde již budu komentovat pouze výsledky týkající se Bi2Te3. Velikost zakázaného pásu (gapu) a jeho charakter jsou v existující literatuře popsány s určitými rozpory a kol. Mohelský přináší nová fakta založená na spektroskopii Landauových hladin a elipsometrii. Ta jsou sama o sobě cenná a očekávám, že budou brzy publikována řádným způsobem (např. v některém z časopisů Physical Review). Diplomová práce však kromě těchto originálních výsledků obsahuje i podrobný úvod jak do tématu topologických izolátorů (mezi něž Bi2Te3 patří), tak do kvantové teorie elektronové struktury za přítomnosti magnetického pole a po stránce experimentálních metod i do FTIR, čili v celkovém pohledu nemám pražádných námitek proti obhajobě

Dílčí hodnocení
Kritérium	Známka	Body	Slovní hodnocení
Splnění požadavků a cílů zadání	A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod	A
Vlastní přínos a originalita	A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry	A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti	A
Grafická, stylistická úprava a pravopis	A
Práce s literaturou včetně citací	A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii	A

Navrhovaná známka: A

Otázky

1. K ScPtBi nejprve připomínám, že se téměř určitě nejedná o topologický izolátor (str. 39) - při nejlepší vůli tzv. "zero-gap semiconductor" (viz obr. 1d v Phys. Rev. B 82, 125208) - což je ale jen terminologická záležitost a souvislosti jsou v textu dále na str. 39 uspokojivě vysvětleny. Co ovšem uspokojivě vysvětleno není, je použití HLN teorie slabé lokalizace k interpretaci měření v obr. 5.6. Když odhlédnu od práce Hou et al. (ref. 60), je tento postup užíván jen s velkou opatrností (viz např. Supplementary Information v práci Pavlosiuk et al., doi: 10.1038/srep09158) a nesmyslně vysoké hodnoty parametru alfa ukazují, že příčina pozorované magnetorezistence je pravděpodobně jiná.
Byl učiněn pokus měřená data na vzorcích ScPtBi interpretovat i jinak? Podotýkám, že měření, jak jsou popsaná v části 5.3, působí dojmem "úvodního průzkumu" a materiálu by bylo vhodné věnovat ještě více pozornosti (morfologická charakterizace vzorků, optické vlastnosti, další transportní měření).
2. Další otázky se již týkají Bi2Te3. U vzorků byla nejprve určena koncentrace nosičů (str. 33) - jaká byla jejich pohyblivost? Byla určena i její teplotní závislost?
3. V čem může být rozdíl oproti jiným měřením landauovské spektroskopie (ref. 46), že jsou pozorovány pouze přechody mezi bulkovými hladinami?
4. Na str. 36 je diskutována přesnost, s níž lze určit přímost optických přechodů. Bylo by možné intiuitivní argument s inverzní magnetickou délkou provést rigorózně s pomocí aparátu v části 3.4?
5. Na závěr mám spíše připomínku než dotaz: v úvodní části by bylo dobré uvádět odkazy i tehdy, když se vysvětlované téma dotýká hlavního zájmu práce jen okrajově. Např. u kvantového Hallova jevu (str. 4) nebo termoelektrických aplikací (str. 8). V prvním zmíněném případě doporučuji třeba Rev. Mod. Phys. 58, 519 a ve druhém J. Appl. Phys. 125, 108902 nebo nějaký novější přehledový materiálový článek.