Doctoral Thesis

Preparation and characterization of nanostructured III-V semiconductor materials

Final Thesis 14.44 MB Summary of Thesis 6.86 MB

Author of thesis: Ing. Jaroslav Maniš, Ph.D.

Acad. year: 2022/2023

Supervisor: prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Reviewers: Ing. Petr Kostelník, Ph.D. , Ing.. Alice Hospodková, Ph.D.

Abstract:

The aim of the presented PhD thesis was to develop and analyze gallium nitride (GaN) nanostructures in three different forms. Firstly, three dimensional GaN nanocrystals prepared on graphene were studied from the perspective of the intrinsic crystal properties as well as growth statistics. Adopting the method of droplet epitaxy allowed the formation of such nanostructures at a low substrate temperature (T = 200°C). In order to demonstrate possible applications, the proof of concept of an UV sensitive device was designed and tested with the successful results and the great promise to the future work. Secondly, two dimensional GaN nanostructures were prepared on a pristine silicon surface also at low temperature (T = 200°C). Following experiments were focused on a study of a crystal structure and an elemental analysis as these structures have been observed for the first time. Two dimensional structures are promising candidates into the high power applications which are emerging in these days. Thus, preparation of such 2D GaN nanostructures serves as a solid foundation for the further research.  Thirdly, one dimensional GaN horizontal nanowires were fabricated on different sapphire planes. The prepared nanowires provided adequate dataset for the subsequent data analysis related to the growth kinetics. Collected dataset was used for verification of the developed theoretical model of the nanowire growth. It has been shown that the theoretical model describes the growth of nanowires with great precision and, thus, provide a useful insight into the growth mechanisms.

Keywords:

GaN, nanocrystals, nanowires, deposition, graphene, sapphire, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, Raman spectroscopy

Date of defence

28.06.2023

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaPznamka

Process of defence

Disertační práce Ing. Maniše se zabývá výrobou a analýzou gallium nitridových (GaN) nanostruktur ve třech odlišných formách. Téma práce je vysoce aktuální. Cílem disertační práce bylo připravit tři druhy nanostruktur na bázi GaN: nanokrystalky, 2D vrstvy a kvantové dráty a následně tyto struktury charakterizovat. GaN je materiál průmyslově využívaný, proto každé zdokonalení technologie jeho přípravy, nalezení nových technologických postupů a příprava nových nanostruktur má potenciál nalézt své uplatnění v praxi. Z tohoto hlediska je nejcennější části práce příprava horizontálních nanodrátů na safírových podložkách s různou orientací, které mohou být v budoucnu využity pro přípravu sofistikovaných elektronických součástek. Většina cílů disertační práce byla splněna. Pro přípravu všech tří typů nanostruktur byly zvoleny jiné technologické postupy. Zvláště příprava nanocrystalků GaN byla velice náročná a komplikovaná. Doktorand musel zvládnout náročné technologické procesy, sofistikovanou charakterizaci vzorků, ale i teoretické znalosti, které byly čerpány z nadstandardně mnoha citovaných publikací. Na dotazy oponentů a členů komise odpověděl student uspokojivě a prokázal svou vysokou odbornost a samostatnost vědecky pracovat.

Language of thesis

English

Faculty

Středoevropský technologický institut VUT

Department

Central European Institute of Technology BUT

Study programme

Advanced Materials and Nanosciences (STIAMN)

Field of study

Advanced nanotechnologies and microtechnologies (PNTMT)

Composition of Committee

prof. Ing. Radimír Vrba, CSc. (předseda)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Kostelník, Ph.D. (člen)
Ing. Alice Hospodková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

viz posudek v pdf.
File inserted by supervisor Size
Posudek vedoucího práce [.pdf] 198,01 kB

Reviewer’s report
Ing. Petr Kostelník, Ph.D.

viz posudek v pdf.
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 209,86 kB

Reviewer’s report
Ing.. Alice Hospodková, Ph.D.

viz posudek v pdf.
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 221,34 kB