Depozice funkčních oxidových tenkých vrstev ke zlepšení vlastností elektronových zdrojů

Simple item page
but.committeedoc. Mgr. Dinara Sobola, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D. (člen) doc. Ing. Petr Sedlák, Ph.D. (člen) doc. Ing. Roman Gröger, Ph.D. et Ph.D. (člen) Mgr. Karel Lacina, Ph.D. (člen)cs
but.defenceDoktorandka odprezentovala svoji disertaci, odpověděla vypovídajícím způsobem na všechny dotazy oponentů a komise. Oba oponenti byli přítomni online.cs
but.jazykangličtina (English)
but.programMikroelektronika a technologiecs
but.resultpráce byla úspěšně obhájenacs
dc.contributor.advisorFohlerová, Zdenkaen
dc.contributor.authorKošelová, Zuzanaen
dc.contributor.refereeKrysztof, Michalen
dc.contributor.refereeAlbuquerque de Assis, Thiagoen
dc.date.accessioned2025-11-21T04:54:32Z
dc.date.available2025-11-21T04:54:32Z
dc.date.created2025cs
dc.description.abstractPůsobením elektrického pole o velmi vysoké intenzitě na povrchu kovu nastává elektronová emise, a to i bez nutnosti jeho zahřívání. Tento jev se označuje jako studená vlastní emise, neboli autoemise elektronů a vzniká v důsledku zúžení potenciálové bariéry a formování Schottkyho-Nordheimovy bariéry. Po dostatečném snížení a tedy zúžení bariéry mohou začít tunelovat elektrony s energetickými stavy blízkými Fermiho hladině. Takto získaný proud volných elektronů se uplatňuje v elektronové mikroskopii, elektronové litografii či například jako zdroj elektronů v rentgenkách. V posledních letech byly zkoumány vlastnosti řady žáruvzdorných kovů, polovodičů i uhlíkových nanotrubiček. Pro mnohé aplikace, typickým příkladem je elektronová mikroskopie, však nadále zůstává první volbou wolframový hrot o průměru 100 až 200 nm. Jeho hlavními přednostmi jsou trvanlivost a nízký poměr rozprašování. Nanesení tenké vrstvy na wolfram může výrazně ovlivnit emisní vlastnosti. Povlak dokáže snížit relativně vysokou výstupní práci, snížit prahové napětí, prodloužit životnost, zvýšit jas emisního obrazu a zlepšit kondenzaci elektronového svazku. Ochranná vrstva zároveň brání uvolňování atomů wolframu vlivem nárazu vysokoenergetických pozitivních iontů a snižuje tak jeho reaktivitu. V některých případech může působit i jako filtr pro tunelující elektrony, nebo naopak vytvářet rezonančně zesílené tunelování, které zvyšuje pravděpodobnost emise. Klíčové je ovšem správně zvolit tloušťku a materiál povlaku, aby byla zajištěna stabilita a dosaženy požadované vlastnosti. Téma práce se zaměřuje na výrobu a následnou depozici tenké oxidové vrstvy na wolframových katodách a na hloubkovou analýzu jejich autoemise buzené polem. Jako oxidační techniky byly použity termická oxidace a anodizace. K analýze byla využita Murphyho-Goodova metodika. Hlavním nástrojem pro hodnocení katod je autoemisní elektronový mikroskop pracující ve vakuovém rozsahu UHV, který umožňuje detailní studium emise pole. Doplňkově lze využít elektronový mikroskop, který poskytuje cenné informace o tvaru a morfologii vyrobených elektrod.en
dc.description.abstractWhen a metallic surface is subjected to a sufficiently strong electric field, electron emission can occur without the need for thermal excitation. This phenomenon, known as cold field emission, arises from the narrowing of the potential barrier and the formation of the Schottky–Nordheim barrier. Once the barrier is sufficiently lowered and thinned, electrons with energies near the Fermi level can tunnel through, giving rise to a current of free electrons. Such electron sources play a key role in applications including electron microscopy, electron beam lithography, and X-ray generation. Over the past decades, the field-emission properties of various refractory metals, semiconductors, and carbon nanotubes have been investigated. Nevertheless, for many high-resolution applications—most notably in electron microscopy—the tungsten tip with an apex radius of 100–200 nm remains the material of choice. Tungsten offers outstanding durability and a low sputtering yield under ion bombardment. The deposition of thin surface coatings on tungsten tips can significantly modify their emission behavior. Properly designed coatings are capable of reducing the relatively high work function of tungsten, lowering the turn-on voltage, extending emitter lifetime, enhancing beam brightness, and improving electron-beam focusing. In addition, protective layers suppress tungsten atom desorption caused by energetic ion impacts, thereby reducing reactivity. In some cases, the coating may act as a tunneling filter, or conversely enable resonantly enhanced tunneling, both of which influence the emission probability. The key challenge, however, lies in choosing the appropriate thickness and material of the coating so as to ensure stability while achieving the desired electronic properties. This dissertation focuses on the fabrication and subsequent deposition of thin oxide layers on tungsten cathodes, followed by an in-depth analysis of their field-induced electron emission. Two oxidation techniques were employed: thermal oxidation and anodization. The Murphy–Good formalism was applied as the primary framework for emission analysis. The main experimental tool is an field electron microscope operating in the ultra-high vacuum regime, which allows for detailed characterization of the field emission. Complementary methods, such as scanning electron microscopy, were also employed to provide valuable insights into the morphology and geometry of the fabricated electrodes.cs
dc.description.markPcs
dc.identifier.citationKOŠELOVÁ, Z. Depozice funkčních oxidových tenkých vrstev ke zlepšení vlastností elektronových zdrojů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2025.cs
dc.identifier.other171039cs
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11012/255632
dc.language.isoencs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologiícs
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjectAutoemise elektronů polemen
dc.subjectdepozice tenké vrstvyen
dc.subjectwolframen
dc.subjectoxid wolframuen
dc.subjectrezonančně zesílené tunelováníen
dc.subjectelektronový mikroskopen
dc.subjectCold field emissioncs
dc.subjectthin layer depositioncs
dc.subjecttungstencs
dc.subjecttungsten oxidecs
dc.subjectresonance enhanced tunnelingcs
dc.subjectfield electron microscopecs
dc.titleDepozice funkčních oxidových tenkých vrstev ke zlepšení vlastností elektronových zdrojůen
dc.title.alternativeDeposition of Functional Oxide Thin Films to Improve the Performance of Electron Sourcescs
dc.typeTextcs
dc.type.driverdoctoralThesisen
dc.type.evskpdizertační prácecs
dcterms.dateAccepted2025-11-20cs
dcterms.modified2025-11-20-14:18:55cs
eprints.affiliatedInstitution.facultyFakulta elektrotechniky a komunikačních technologiícs
sync.item.dbid171039en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2025.11.21 05:54:32en
sync.item.modts2025.11.21 05:32:56en
thesis.disciplinebez specializacecs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. Ústav mikroelektronikycs
thesis.levelDoktorskýcs
thesis.namePh.D.cs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 5 of 5
Thumbnail Image
Name:
final-thesis.pdf
Size:
14.59 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file final-thesis.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Vedouci prace-Posudek ZF.pdf
Size:
213.11 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Vedouci prace-Posudek ZF.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Opponent Review_Dr. hab. inz. Krysztof_dissertation Koselova.pdf
Size:
306.05 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Oponent prace-Opponent Review_Dr. hab. inz. Krysztof_dissertation Koselova.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Opponent_Review_of_Doctoral_Dissertation_TAdeAssis_firmed.pdf
Size:
426.05 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Oponent prace-Opponent_Review_of_Doctoral_Dissertation_TAdeAssis_firmed.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
review_171039.html
Size:
3.34 KB
Format:
Hypertext Markup Language
Description:
file review_171039.html
Download
Collections
2025