Master's Thesis

Dielectric metasurfaces as modern optical components

Final Thesis 10.09 MB

Author of thesis: Ing. Katarína Rovenská

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: Ing. Filip Ligmajer, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Vladimír Kolařík, Ph.D.

Abstract:

Thanks to their high versatility and low spatial demands, metasurfaces are promising as replacements of traditional optical components.
Within this thesis, attention is brought mostly to the metasurfaces which can replace half wave plates and diffractive beam splitters. Two strategies for fabrication of high-aspect ratio nanostructures from titanium dioxide are demonstrated -- one employing reactive ion etching of TiO2 layer through a metallic hardmask, the other using a patterned electron resist as a mold for atomic layer deposition of TiO2. The optical properties of the fabricated structures, such as phase shift and transmissivity, are also characterized and analyzed.

Keywords:

metasurfaces, TiO2, nanostructure fabrication, phase measurements

Date of defence

13.07.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno: Příčina minima transmisivity pro velikost struktur 150 nm. Studentka otázku odpověděla.

Language of thesis

English

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (M2A-P)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Filip Ligmajer, Ph.D.

Katarína Rovenská ve své diplomové práci úspěšně navázala na vysokou úroveň své předchozí práce bakalářské. Tématu výroby metapovrchů a zkoumání jejich optických vlastností věnovala opět nadstandardní množství času a energie, seznámila se s velkým množstvím relevantní literatury, osvojila si nové výrobní i charakterizační techniky, a po celou dobu pracovala neobyčejně svědomitě a samostatně. Obdobně přistoupila i k formálnímu zpracování diplomové práce, kterou hodnotím jako výbornou, a proto mě velmi těší, že je odhodlána zabývat se souvisejícími tématy i nadále v rámci doktorského studia.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Vladimír Kolařík, Ph.D.

Diplomová práce Kataríny Rovenské se zabývá vytvářením a charakterizcí dielektrických metapovrchů
s cílenou aplikací v optické oblasti. Tematicky práce částečně navazuje na její bakalářskou práci
(2018). Text je psán kvalitní a srozumitelnou angličtinou. Základní požadavky kladené na diplomovou
práci byly splněny, jak vyplývá z hodnocení dílčích kritérií uvedených výše. K práci nemám výhrad,
které by stály za zmínku. Naopak, předložená práce je pečlivě a kvalitně zpracovaná; diplomantka
dosáhla zajímavých a srozumitelně popsaných výsledků, zejména v technologické oblasti.
Práci tak hodnotím jako výbornou, tedy klasifikačním stupněm A.
Několik drobností:
– Str. 34, kap. 4.1, druhá věta uvádí tloušťku vrstvy TiO2, nicméně tato není blíže diskutována.
– Str. 39, obr. 16(b) neodpovídá popisu varianty z obr. 15(b).
– Str. 41, obr. 17(a) obsahující schéma struktury by mohl být názornější.
– Str. 42, odst. 3, třetí věta (The next step …) obsahuje dvakrát „was“, není srozumitelné.
– Str. 45, obr. 20(a) ukazuje závislost, která není monotónní.
– Str. 51, odst. 1, třetí věta není zcela přesná.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Dovolím si zformulovat několik otázek, přičemž považuji za vhodné uvažovat k zodpovězení při obhajobě pouze jednu libovolnou. 1. Jaká je hodnota indexu lomu TiO2 v uvažovaném spektru? A v případě uvedené stechiometrie Ti1O1.85 (str. 36) resp. Ti1O1.96 (str. 43)? 2. Mají hodnoty RTF > 1 (obr.20(b) na str. 41) reálné opodstatnění? 3. Bylo by možné uvažovat menší tloušťku dielektrické vrstvy (TiO2)? Pokud ano, mohlo by to vést k méně náročným technologickým postupům?
Display more

Grade proposed by reviewer: A