Nová generace grafenových bolometrů

Simple item page
but.committeeprof. Ing. Radimír Vrba, CSc. (předseda) Dipl.-Ing. Dr.techn. Hermann Detz (místopředseda) Dr. Kenneth Maussang (člen) Dr. Yahya Meziani (člen) Prof. Yahya Tayalati (člen) Assoc. Prof. Abdelmajid Ait Abdelkader (člen)cs
but.defenceDisertační práce pana Martyniuka se zabývá výrobou a charakterizací pokročilých architektur bolometrů založených na grafenu připraveném metodou chemické depozice z plynné fáze (CVD), využívajících jeho vynikající elektrické vodivosti, tepelných vlastností a mechanické pevnosti. Práce je aktuální a její cíle jsou jasně vymezeny a byly úspěšně splněny. Tato práce ukazuje, že CVD grafen je vhodným materiálem pro výrobu bolometrů založených na kvantových tečkách, které se vyznačují vysokou citlivostí, škálovatelností a laditelností. Pro úplnou charakterizaci vyrobeného zařízení je však zapotřebí další výzkum. Celkově pan Oleh Martyniuk úspěšně navrhl, vyrobil a charakterizoval novou generaci bolometrických detektorů založených na grafenu a experimentálně prokázal jejich schopnost detekovat záření na frekvenci 100 GHz při nízkých teplotách. V průběhu obhajoby pan Martyniuk prokázal hluboké znalosti ve zkoumané problematice a schopnost samostatně vědecky pracovat. Na dotazy komise a oponentů reagoval výborně.cs
but.jazykangličtina (English)
but.programPokročilé materiály a nanovědycs
but.resultpráce byla úspěšně obhájenacs
dc.contributor.advisorNeugebauer, Petren
dc.contributor.authorMartyniuk, Olehen
dc.contributor.refereeMeziani, Yahyaen
dc.contributor.refereeMaussang, Kennethen
dc.date.accessioned2025-10-04T03:57:06Z
dc.date.available2025-10-04T03:57:06Z
dc.date.created2025cs
dc.description.abstractBolometrické detektory jsou klíčové pro detekci nepatrných změn energie záření a nacházejí široké uplatnění v astronomii, materiálových vědách a environmentálním monitoringu. Jejich výjimečná citlivost při kryogenních teplotách umožňuje detekci extrémně slabých tepelných signálů, což posouvá vpřed vědecký výzkum a technologii. Tato práce se zabývá výrobou a charakterizací pokročilých architektur bolometrů založených na grafenu připraveném metodou chemické depozice z plynné fáze (CVD), využívajících jeho vynikající elektrické vodivosti, tepelných vlastností a mechanické pevnosti. Jsou demonstrovány tři hlavní výsledky. Za prvé, hlásíme úspěšnou výrobu bolometrů s kvantovými tečkami využívajících CVD grafen, kde kvantové uzamčení zesiluje teplotní závislost elektrického odporu – klíčový parametr pro citlivou bolometrickou detekci. Za druhé byl vyroben nový design zařízení s multi-paralelními kvantovými tečkami na bázi CVD grafenu, ukazující zlepšenou škálovatelnost a odolnost. Za třetí ukazujeme, že napětí na zadním hradle sehrává klíčovou roli při ladění teplotní závislosti odporu grafenové kvantové tečky, a tím poskytuje laditelný mechanismus pro optimalizaci výkonu bolometru. Důležité je, že multi-paralelní architektura umožňuje optimalizaci celkové impedance bolometru, což usnadňuje jeho budoucí integraci s anténami pro vysokofrekvenční aplikace. Tento design zároveň umožňuje výrazné zvětšení celkové aktivní plochy grafenu při zachování stejné úrovně odezvy, čímž překonává běžný kompromis u miniaturizovaných detektorů. Navzdory výzvám při fabrikaci, jako je zachování homogenních materiálových vlastností a dosažení vysokého rozlišení litografie na nanoměřítku, demonstrovaná zařízení představují důležitý krok směrem k výkonným a škálovatelným bolometrům na bázi grafenu. Tyto pokroky ukazují slibný potenciál pro aplikace sahající od citlivé detekce molekulárních magnetů až po sekvencování DNA s vysokým rozlišením a dále.en
dc.description.abstractBolometer detectors are essential for sensing minute energy changes in radiation and are widely used in fields such as astronomy, materials science, and environmental monitoring. Their exceptional sensitivity at cryogenic temperatures enables the detection of extremely small thermal signals, advancing both scientific research and technology. This thesis presents the fabrication and characterization of advanced bolometer architectures based on chemical vapor deposition (CVD) graphene, exploiting its outstanding electrical conductivity, thermal properties, and mechanical strength. Three major results are demonstrated. First, we report the successful fabrication of quantum dot bolometers using CVD-grown graphene, where the quantum confinement enhances temperature-dependent electrical resistance—an essential parameter for sensitive bolometric detection. Second, a novel design of multi-parallel quantum dot devices based on CVD graphene is fabricated, showing improved scalability and robustness. Third, we reveal that the back-gate voltage plays a critical role in tuning the temperature dependence of the graphene quantum dot resistance, thereby offering a tunable mechanism to optimize bolometer performance. Importantly, the multi-parallel architecture enables optimization of the total impedance of the bolometer, facilitating its future integration with antennas for high-frequency applications. This design also allows for a significant increase in the total active graphene area while preserving the same level of responsivity, overcoming a common trade-off in miniaturized detectors. Despite fabrication challenges such as maintaining uniform material properties and achieving high-resolution lithography at the nanoscale, the demonstrated devices pave the way for high-performance, scalable graphene-based bolometers. These advances show promising potential for applications ranging from sensitive detection of molecular magnets to high-resolution DNA sequencing and beyond.cs
dc.description.markPcs
dc.identifier.citationMARTYNIUK, O. Nová generace grafenových bolometrů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT. 2025.cs
dc.identifier.other170366cs
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11012/255569
dc.language.isoencs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. CEITEC VUTcs
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjectGrafenový bolometren
dc.subjectkvantová tečkaen
dc.subjectCVD grafenen
dc.subjectladění zadního hradlaen
dc.subjectmulti-paralelní architekturaen
dc.subjectimpedanční přizpůsobeníen
dc.subjectkryogenní senzoryen
dc.subjectnanofabrikaceen
dc.subjectteplotní citlivosten
dc.subjectdetektory s vysokou odezvouen
dc.subjectGraphene bolometercs
dc.subjectquantum dotcs
dc.subjectCVD graphenecs
dc.subjectback-gate tuningcs
dc.subjectmulti-parallel architecturecs
dc.subjectimpedance matchingcs
dc.subjectcryogenic sensorscs
dc.subjectnanofabricationcs
dc.subjectthermal sensitivitycs
dc.subjecthigh-responsivity detectors.cs
dc.titleNová generace grafenových bolometrůen
dc.title.alternativeNew generation of graphene bolometerscs
dc.typeTextcs
dc.type.driverdoctoralThesisen
dc.type.evskpdizertační prácecs
dcterms.dateAccepted2025-09-08cs
dcterms.modified2025-10-03-15:30:44cs
eprints.affiliatedInstitution.facultyCEITEC VUTcs
sync.item.dbid170366en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2025.10.04 05:57:05en
sync.item.modts2025.10.04 05:32:05en
thesis.disciplinebez specializacecs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT. Středoevropský technologický institut VUTcs
thesis.levelDoktorskýcs
thesis.namePh.D.cs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 5 of 5
Thumbnail Image
Name:
final-thesis.pdf
Size:
5.68 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file final-thesis.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Vedouci prace-Supervisors report_nosignature.pdf
Size:
114.26 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Vedouci prace-Supervisors report_nosignature.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Posudek_Meziani_nosignature.pdf
Size:
257.77 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Oponent prace-Posudek_Meziani_nosignature.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Review_Report_Dr_Maussang_notsigned.pdf
Size:
141.97 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Oponent prace-Review_Report_Dr_Maussang_notsigned.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
review_170366.html
Size:
1.23 KB
Format:
Hypertext Markup Language
Description:
file review_170366.html
Download
Collections
2025