Lokalizovaná oxidace vanadových vrstev doplněná in-situ analýzou

Abstract

V předložené diplomové práci se zabýváme popisem a aplikací námi vyvinuté metody lokální oxidace vanadových vrstev v komoře elektronového mikroskopu. K tomuto účelu používáme duté optické vlákno, které na zvolené místo na povrchu vzorku může přivést jak pracovní plyn (O\2), tak i intenzivní laserové světlo ($\lambda=532$\,nm). Po několika iteracích hledání nejvhodnější konfigurace lokálního ovlivňování povrchu vanadu (jednovláknová, případně dvouvláknová verze metody) byla jako nejvhodnější vyhodnocena varianta, ve které bylo planární duté optické vlákno (připevněné k ladičce AFM mikroskopu LiteScope od firmy NenoVision) definovaným způsobem přiblíženo k povrchu vanadové vrstvy. Blízkost povrchu a dostatečný tok pracovního plynu kapilárami dutého vlákna vedly k tomu, že se nám vanadovou vrstvu úspěšně podařilo zoxidovat. V práci jsou rovněž popsány výsledky měření Ramanovy spektroskopie takto lokálně ovlivněných vanadových vrstev, které ukázaly, že zvolená metoda, kterou jsme objevili, byla úspěšná a otevírá nové možnosti přípravy tohoto zajímavého materiálu. V práci jsou rovněž uvedeny a popsány nezbytné konstrukční úpravy stávající experimentální sestavy pro lokální oxidaci (multifunkčního systému vstřikování plynu) a popis přípravy tenkých vanadových vrstev metodou IBADThis diploma thesis deals with development and application of a unique method of locally oxidizing vanadium-based thin films inside the vacuum chamber of a scanning electron microscope. For this purpose, we use photonic crystal fiber to bring both O\2 gas and intense laser light ($\lambda=532$\,nm). After several iterations of finding the optimal configuration for the local modification on the vanadium-based sample surface (single-fiber or dual-fiber version of the method), the configuration deemed most suitable involved bringing a planar photonic crystal fiber, attached to the LiteScope AFM microscope tuning fork from NenoVision, close to the sample surface in a precise manner. Close sample surface-AFM probe proximity and sufficient flow of O\2 molecules lead to a successful local modification of oxidation state in the thin vanadium-based film. The thesis also describes results obtained by measuring Raman fingerpints of locally modified (oxidized) regions, that prove our novel approach of local oxidation successful and open new fabrication procedures of vanadium oxides. The work also contains descriptions of the necessary modifications made to the SEM to accommodate the experimental setup for local oxidation (multifunctional gas injection system), along with details on the fabrication process of thin vanadium-based films by IBAD.