Master's Thesis

Growth of metastable fcc Fe thin films on Cu/Si(100) substrates

Final Thesis 9.86 MB

Author of thesis: Ing. Michal Horký, Ph.D.

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vladimír Cháb, CSc.

Abstract:

This diploma thesis deals with the preparation of epitaxially grown metastable paramagnetic Fe films alloyed by Ni on Cu/Si(100) substrates at RT. Molecular beam epitaxy of Cu(100) buffer layer was performed on H-Si(100) native SiO2 free samples treated by etching in HF or thermal treatment. The epitaxially grown Cu layers with thickness ranging from 50 up to 130 nm serves as suitable substrate for the deposition of 44-ML-thick paramagnetic Fe78Ni22. The film growth was taking place in CO atmosphere and as well as Ni it led to paramagnetic film stabilization. The structural and magnetic ion-beam-induced transformation of desired Fe-Ni structure was performed and propeties of irradiated films were characterized afterwards by MOKE. Then some
specific patterns on Si(100) by e-beam litography were fabricated and they served as suitable matrix for Cu(100) buffer layer and paramagnetic Fe. Prepared Si(100), globally and locally deposited metal films were examined by LEED, XPS, AFM, AES, SEM a STM. The recorded results showed the possibility of paramagnetic films preparation on H-Si(100) where it was possible to make ferromagnetic patterns on paramagnetic
background by irradiation of specific ion dose.

Keywords:

metastable films, transformation, silicon, crystal structure, copper, focused ion beam

Date of defence

20.06.2016

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

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)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Diplomová práce pana Michala Horkého se zabývá možností přípravy metastabilních vrstev fcc Fe na křemíkových substrátech a rovněž možností přípravy litografických struktur z těchto vrstev. Během práce na diplomovém projektu odvedl pan Horký obrovské množství práce a dosáhl vynikajících výsledků, s velkým aplikačním potenciálem, které budou dále využity v navazujícím výzkumu. S potěšením konstatuji, že všechny cíle diplomové práce byly splněny, diplomovou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm A.
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 vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Vladimír Cháb, CSc.

Práce je velmi rozsáhlá, první dojem je značný, ale podrobná četba ukáže, že práce byla napsána rychle a bez předchozího plánu. Je dodrženo jen formální schema a trpí značnými nedostatky. V prvé řadě působí jako placený reklamní leták firem, které produkují různá deposiční a analyzační techniky. Předkladatel neustále opakuje jméno firem a kde se různá zařízení nacházejí, zda v TU Wien nebo CEJTEK Brno. Jsou ukazovány zbytečně schémata téhož napařovadla a opakovány použité principy deposice. To vše je na úkor srozumitelnosti předložené práce a na úkor interpretace výsledků. Popisky nejsou o fyzice, na kterou by se mela práce predevším soustředit. Rozsáhlost prvních dvou třetin práce je na úkor poslední, kde je interpretace výsledků, právě fyzika a chemie. Nebudeme rozebírat chybně použité termíny jako Augerovská, ellipticita, difuzivita, flash, flesh nebo flush a jejich české variace, opět je to na úkor srozumitelnosti textu. V rešerši ale výrazně chybí fázové diagramy např. Cu-Si místo sáhodlouhého opisování, podobně i pro další předpokládané sloučeniny a slitiny. Pokud to shrnu, práce o rozsahu 50ti stran a více zaměřená na fyziku a ne na běžně používané postupy hydrogenace Si nebo jeho čištění mokrou či suchou cestou je naprosto zbytečné, protože jsou známy již od 60tých let minulého století. Na druhé straně mi chybí lepší rozbor XPS dat. Přesto předložená práce ukázala schopnost pana bakaláře improvizovat a umět si poradit i v případě nedostatečné techniky nebo poruchy přístroje. Chápu, že na tento výkon je pyšný, ale, bohužel, je to běžné v experimentální fyzice. Přes nedostatky v prezentaci je zřejmé, že práce je logická i smysluplná-najít levnější a průmyslově přijatelný substrát, ukázat jeho klady i nedostatky a cestu jak ho vylepšit. Podle mého názoru se jedná o velmi dobrou práci, která je trochu nešťastně, spíše nezkušeně prezentována. Čeština není běžný jazyk pro psaní vědeckých prací a obecně by bylo lepší, kdyby i diplomové práce byly psány v angličtině. Shrneme-li obsah předložené przentace, nejedná se o originální práci, ale o dobrou profesionální, která byla zvládnuta přes značné experimentální potíže v plném plánovaném rozsahu.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti D
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1) Jakým způsobem byla měřena teplota ve všech případech, zejména FeNi vrstvy na Cu-SiH substrátu, chyba měření.
  2. 2) Co je to invertovaný LEED. Samo slovo mi není jasné, Používá se inversní LEED kde na difrakční obrazec se použije FFT transformace, aby byla získána představa o rozložení atomů v reálném prostoru, to Vase obrázky nepřipomínají.
  3. 3 ) Poprvé použito na str.36 “vyleptaný Si”, nemám představu co to znamená.
  4. 4) Co to znamená globální a selektivní deposice?
  5. 5) XPS spektra jsou prezentována bez rozkladu na jednotlivé příspěvky, které jsou v dalším textu diskutovány. Prosím ukažte diskutované příspěvky získané rozkladem.
  6. 6) V této souvislosti nerozumím absolutně věte: Pro popis experimentu nebyla data záměrně extrapolována z důvodů tvorby zdánlivých píků v naměřeném spektru.
  7. 7) Obr 5.11.a. kde je (1×1) zobrazena pouze pro porovnání, neboť se u flešovaného Si nevyskytuje. Nerozumím, protoze 1x1 difrakční body jsou vždy přítomny v jakékoli rekonstrukci a po jakékoli úpravě.
Display more

Grade proposed by reviewer: A