UKROPCOVÁ, I. 3D epitaxní tisk polovodičů pomocí elektronové pinzety [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.
Tématem dizertační práce Ing. Ivety Ukropcové je inovativní technika 3D epitaxního tisku polovodičů pomocí elektronové pinzety. Tato práce přináší novou metodu v oblasti nanotechnologií a mikromanipulace tekutých kapek na bázi kovů a polovodičů, což může mít široké uplatnění v polovodičovém průmyslu a pokročilých výrobních technologiích. Hlavní přínos práce spočívá ve využití fenoménu označeného jako "elektronová pinzeta", tedy schopnosti elektronového svazku indukovat směrovou termomigraci kovových kapek na substrátu. Kandidátka nejen detailně popsala fyzikální princip této manipulace, ale také optimalizovala experimentální parametry pro dosažení efektivního a přesného řízení pohybu kapek. Kromě toho se jí podařilo zkombinovat tuto metodu s mechanismem růstu metodou pára-kapalina-pevná látka (VLS), což umožnilo realizovat experimentální 3D epitaxní tisk polovodičových struktur. Práce Ing. Ukropcové se vyznačuje vysokou úrovní odbornosti a systematickým přístupem k řešení vědeckých problémů. Experimentální část je pečlivě zpracována, s důrazem na přesnost měření a reprodukovatelnost výsledků. Kandidátka rovněž prokázala schopnost pracovat s pokročilými experimentálními metodami, včetně ultra-vysokovakuového skenovacího elektronového mikroskopu a mikroskopie atomárních sil. Velmi pozitivně hodnotím také skutečnost, že kandidátka přispěla k rozvoji softwarového nástroje pro automatizovanou manipulaci s kapkami, což umožnilo přesnější a reprodukovatelnější experimenty. Tento aspekt ukazuje na její schopnost nejen analyzovat a interpretovat experimentální data, ale také navrhovat inovativní technická řešení. Z obsahového hlediska je práce velmi dobře strukturována a přehledně zpracována. Kandidátka nejprve systematicky seznamuje čtenáře s teoretickými základy studované problematiky, přičemž prokazuje hluboké znalosti v oboru fyzikálního inženýrství a nanotechnologií. Následně podrobně popisuje experimentální metody a přístroje, které byly použity k realizaci výzkumu. Důraz je kladen na validaci výsledků a srovnání s dostupnou literaturou, což svědčí o pečlivém a kritickém přístupu autorky. Další důležitou předností práce je rozsáhlá diskuze získaných výsledků a jejich interpretace. Kandidátka nejen že identifikovala klíčové faktory ovlivňující termomigraci kovových kapek, ale také se věnovala možnostem optimalizace celého procesu. To dokládá její schopnost nejen analyzovat komplexní fyzikální jevy, ale také aplikovat získané poznatky v širším kontextu. Během doktorského studia prokázala vysokou míru samostatnosti, odpovědnosti. Aktivně se podílela na vědeckých diskuzích a své výsledky prezentovala na mezinárodních konferencích a v impaktovaném časopise. Přínos práce je patrný nejen v základním výzkumu, ale i v možných praktických aplikacích, například při výrobě polovodičových prvků. Domnívám se, že výsledky této disertační práce otevírají nové možnosti v oblasti řízené manipulace kapalin a mohou být inspirací pro další výzkum v této oblasti. Práce splňuje všechny požadavky kladené na dizertační práci. Ing. Iveta Ukropcová prokázala svou vědeckou způsobilost a schopnost vést originální výzkum na vysoké úrovni. Na základě výše uvedených skutečností doporučuji práci k obhajobě a navrhuji výborné hodnocení.
viz. posudek v PDF
Souhrn práce Předložená disertační práce se zabývá využitím tzv. elektronové pinzety pro vývoj epitaxního 3D tisku polovodičových struktur. V první fázi je pozornost věnována pochopení a optimalizaci pohybu mikroskopických kapek složených z kovu a polovodiče, konkrétně ze zlata a germania . Směr a rychlost pohybu těchto kapek byly řízeny a zároveň sledovány pomocí elektronového svazku v rastrovacím elektronovém mikroskopu (SEM) pracujícím v režimu ultra vysokého vakua (UHV). Po optimalizaci pohybu, který byl navíc zautomatizován prostřednictvím skriptovacího jazyka Python, byla kapka využita jako katalyzátor pro růst mikro- a nanostruktur v oblasti svého pohybu při současném přísunu atomů Ge z efúzní cely. Tento postup umožňuje řízený “tisk“ polovodičového materiálu na substrát ze stejného materiálu. Jednotlivé kapitoly disertační práce jsou doplněny o teoretický úvod pro dostatečné pochopení dané problematiky. Aktuálnost tématu disertační práce Téma disertační práce se sice částečně zabývá jevy popsanými již před několika dekádami, avšak použitá experimentální technika, způsob jejího řízení a následná aplikace jsou nejen inovativní, ale zároveň otevírají nové možnosti modifikace povrchů a přípravy struktur s definovanými vlastnostmi. Splnění stanovených cílů Ačkoli byly cíle disertační práce splněny v celém rozsahu, od optimalizace pohybu kapek až po úspěšné provedení 3D tisku a vysvětlení průvodních jevů, osobně zde postrádám pestřejší spektrum tiskových experimentů a detailnější charakterizaci vlastností tisknutých struktur, především z hlediska kompozice. Postup řešení problému a konkrétní přínosy doktoranda Zde je nutné ocenit, že studentka se s řešením problému vypořádala systematicky, od prvotních obecnějších pozorování, přes postupnou optimalizaci experimentu zaměřeného na řízení ovládání pohybu kapky pomocí elektronového svazku až po provedení samotného 3D tisku. Z důvodu výrazné časové náročnosti experimentů byla i vytvořena a aplikována automatizace procesu ovládání pozice elektronového svazku. Význam výsledků pro praxi či rozvoj vědního oboru Postupy a poznatky získané v rámci této práce jsou v některých ohledech unikátní, zejména metoda 3D tisku. Zároveň vykazují značný potenciál pro další využití jak v základním, tak i aplikovaném výzkumu, nejen v oblasti polovodičových materiálů. S ohledem na časovou a přístrojovou náročnost a omezené možnosti výběru materiálů je však tato metoda použitelná pouze pro laboratorní účely. Formální a jazyková úroveň práce Až na několik drobných nedostatků, jako je duplikace slov a nesprávný odkaz na obrázek, je jazyková úroveň anglického textu i zpracování grafických částí na velmi vysoké úrovni. Stručné vyjádření k předloženým tezím Po obsahové stránce teze splňují požadavky kladené na tento typ dokumentu a vykazují jen minimum nedostatků, které jsou navíc obdobné těm, jež se vyskytují i v samotné disertační práci. Doporučení či nedoporučení k udělení akademického titulu Ph.D. Celkově tuto práci hodnotím jako přínosnou s potenciálem další aplikace v oblasti mikro- a nanotechnologií a doporučuji po úspěšné obhajobě udělení akademického titulu Ph.D.
eVSKP id 163094