Vývoj a aplikace metod pro modifikaci transportních vlastností grafenu
Loading...
Date
Authors
Piastek, Jakub
ORCID
Advisor
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato doktorská práce se zabývá návrhem aparatury pro studium charakterizací elektrických vlastností grafenových vrstev interagujících s atomy kovů (Ga) a molekulami plynů (N2, O2, CO2, H2O). Pro studium byla, pomocí metody chemické depozice z plynné fáze (CVD), připravena polykrystalická nebo monokrystalická forma grafenové vrstvy. Z těchto vrstev byly vytvořeny struktury MOS FET transistorů optickou litografií, které umožnily zkoumat jejich elektrické transportní vlastnosti. Ty byly studovány jak v atmosférických podmínkách, tak i v navrženém UHV systému. Pro doplnění kompletních informací byly tyto vzorky následně analyzovány také pomocí UHV SEM, kde bylo pozorováno uspořádání galiových ostrůvků na povrchu grafenu v reálném čase. K tomuto účelu navíc byly v rámci této práce připraveny grafenové membrány, které umožňují provádět experimenty bez vlivu substrátu, a také provádět na nich analýzu metodou TEM. Kombinací zmíněných metod a Ramanovy spektroskopie bylo pozorováno rovněž zesílení Ramanových spekter, které korelativně souvisí s rozměry galiových ostrůvků. Navíc byla také studována reakce grafenu s atomárním kyslíkem, kdy bylo pozorováno odleptávání grafenové vrstvy.
This PhD thesis is focused to the design of an apparatus for the study and characterization of the electrical properties of graphene layers interacting with metal atoms (Ga) and gas molecules (N2, O2, CO2, H2O). A polycrystalline or single crystalline form of a graphene layer was prepared for the study by using the chemical vapor deposition (CVD) method. These layers were used to fabricate MOS FET-like structures by optical lithography, which enabled to study their electrical transport properties. These were studied under atmospheric conditions and in the designed UHV system. To complete the details of these samples, they were also subsequently analyzed by UHV SEM, where the arrangement of gallium islands on the graphene surface was observed in real time. Additionally, graphene membranes were prepared for this purpose, allowing experiments to be carried out without the influence of the substrate and also to be analysed by TEM. By combining the mentioned methods and Raman spectroscopy, Raman spectra with enhanced signal were observed correlating with the dimensions of the gallium clusters. In addition, the reaction of graphene with atomic oxygen was also carried out and graphene layer etching was observed.
This PhD thesis is focused to the design of an apparatus for the study and characterization of the electrical properties of graphene layers interacting with metal atoms (Ga) and gas molecules (N2, O2, CO2, H2O). A polycrystalline or single crystalline form of a graphene layer was prepared for the study by using the chemical vapor deposition (CVD) method. These layers were used to fabricate MOS FET-like structures by optical lithography, which enabled to study their electrical transport properties. These were studied under atmospheric conditions and in the designed UHV system. To complete the details of these samples, they were also subsequently analyzed by UHV SEM, where the arrangement of gallium islands on the graphene surface was observed in real time. Additionally, graphene membranes were prepared for this purpose, allowing experiments to be carried out without the influence of the substrate and also to be analysed by TEM. By combining the mentioned methods and Raman spectroscopy, Raman spectra with enhanced signal were observed correlating with the dimensions of the gallium clusters. In addition, the reaction of graphene with atomic oxygen was also carried out and graphene layer etching was observed.
Description
Keywords
Grafen, chemická depozice z plynné fáze, optická litografie, elektrické vlastnosti grafenu, Diracův bod, gafenové membrány, rastrovací elektronový mikroskop, oxid grafenu., Graphene, chemical vapor deposition, optical lithography, electrical properties of graphene layer, Dirac point, graphene membranes, scanning electron microscope, graphene-oxide.
Citation
PIASTEK, J. Vývoj a aplikace metod pro modifikaci transportních vlastností grafenu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fyzikální a materiálové inženýrství
Comittee
prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr. (předseda)
doc. RNDr. Petr Mikulík, Ph.D. (člen)
Ing. Eliška Materna Mikmeková, Ph.D., MBA (člen)
Ing. Libor Dupák, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-09-30
Defence
Přínosy práce se týkají přípravy grafenových struktur, měření a charakterizace a litografických a depozičních technik.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení