ÚFI/Studium fyz. inženýrství/Závěrečné práce/2003     

Diplomové práce zpracované v roce 2003

• BARTOŠÍK Miroslav – Aplikace AFM/STM v oblasti nanotechnologií. (Ing. Kalousek)
  Mikroskopie založená na detekci atomárních sil (AFM) a rastrovací sondová mikroskopie (STM), zahrnované do rodiny tzv. rastrovacích sondových mikroskopií (SPM), jsou vhodnými nástroji při studiu i vytváření povrchových struktur nanometrových rozměrů. Diplomová práce se zabývá aplikacemi vybraných SPM technik v oblasti nanotechnologií, a to především při studiu samouspořádaných monovrstev (SAM) dodekanthiolátů na povrchu zlata a tvorbě nanostruktur metodou lokální anodické oxidace. Teoretická část diplomové práce shrnuje základní principy vybraných SPM technik a pojednává o jejich využití v oblasti nanotechnologií. Dále jsou popsány některé základní vlastnosti nanostruktur, které souvisejí s konstrukcí jednoelektronového tranzistoru a je podán úvod do proble-matiky samouspořádaných monovrstev alkanthiolátů na povrchu pevných látek. V experimentální části jsou shrnuty závěry ze studia samouspořádaných monovrstev dodekanthi-olátů na povrchu zlata a výsledky dosažené při vytváření nanostruktur lokální anodickou oxidací.

• BRANDEJSOVÁ Eva – Lineární polarizace v záření slunečních erupcí. (RNDr. Kotrč)
  Diplomová práce pojednává o způsobu detekce lineární polarizace v slunečních erupcích pomocí mnohokamerového slunečního spektrografu (MSS) slunečního oddělení astronomického ústavu akademie věd České Republiky (AsÚ AV ČR) v Ondřejově. Dále obsahuje podrobný popis me-todiky výběru a zpracování spekter pomocí softwaru vyvinutého v As Ú AV ČR v programova-cím jazyku IDL (lnteractive Data Language). Studium lineární polarizace v souvislosti se slunečními erupcemi nabývá ve fyzice Slunce v po-sledních letech značného významu, zejména pro možnost detekce význačných směrů v prostředí anizotropního plazmatu. Tyto směry mohou souviset s anizotropním rozdělením rychlostí či silo-vých polí v plazmatu. Poznání jejich konfigurací a vývoje může přinést zásadní změnu pohledu na pochopení mechanismu slunečních erupcí, způsobu odezvy v meziplanetárním prostoru, včet-ně zlepšení možnosti předpovídání těchto dynamických plazmatických procesů. S cílem nalézt lineární polarizaci erupcí, jako důsledek šíření svazků nabitých částic, byly zpra-covány videozáznamy erupcí z 30. dubna 2000, 13. a 15 června 2001, které byly získány MSS časovým rozlišením 25 snímků/s. Na základě zkušeností získaných při práci s daty, byla navržena doporučení pro metodiku pozorování záření erupcí a zpracování získaných dat za účelem získání lepší rozlišitelnosti přístroje a detekce lineární polarizace.

• ČÁK Miroslav – Ab initio výpočty struktury povrchů pevných látek. (Doc. Šikola)
  Tato diplomová práce se zabývá jednak přehledem metod používaných pro výpočty struktury povrchů pevných látek, jednak konkrétními výpočty. V úvodní části jsou uvedeny některé metody, především teorie funkcionálu hustoty (DFT). V praktické části jsou provedeny výpočty povrchových energií Cu a Pt, a je studována konvergence v závislosti na použité metodě. Dále jsou spočteny adsorbční energie H na povrchu Cu (100) a O na povrchu Cu (110). Nakonec je uvažována superstruktura Fe(2x2) na povrchu Cu (100). Veškeré výpočty byly provedeny v programovém balíku Abinit.

• KÁŇA Tomáš – Simulace interakce částic s povrchy pevných látek. (Doc. Šikola)
  Tato diplomová práce se zabývá jevy nastávajícími při dopadu částic na povrch pevné látky. Teo-retická předpověď chování částic u povrchu pevné látky je možná zjištěním interakčního potenci-álu mezi povrchem a částicí. Konkrétně byly uvažovány dusíkové ionty N+ jako dopadající části-ce a povrch pevné látky byl modelován jako svrchní monovrstva z filmu, tvořeném atomy galia na křemíkovém substrátu. Takový model nachází uplatnění při depozici tenké vrstvy nitridu galia na křemíkovém substrátu metodou přímé iontové depozice. Interakční potenciály byly modelovány v programu Gaussian 98. Program byl také otestován co do přesnosti vypočtených hodnot, zejména pro případ rovnovážných poloh atomů a vazební ene-gie dusíkové molekuly N2.

• KOLMAN Pavel – Použití konfokální mikroskopie a příbuzných technik v biologii. (Doc. Chmelík)
  Konfokální mikroskopie Transport inzulínu v ledvinných proximálních kanálcích lze v reálném čase studovat pomocí kon-fokálního mikroskopu. Pozornost je věnována působení některých látek (lysin, tiorphan a genta-micin) na vstřebávání inzulinu do buněk proximálního kanálku. Ke studiu byl použit laserový konfokální rastrovací mikroskop Odyssey (Noran Inc, Middleton, WI). Byla vypracována metoda záznamu a zpracování obrazu z mikroskopu a byl nalezen způsob vyhodnocovánínaměřených dat. Pomocí této metody lze studovat chování jakékoliv látky, na kterou lze navázat nějaké fiuo-rescenční barvivo. Významným pokrokem je použití techniky micropuncture ve spojení s konfo-kálním mikroskopem a zmiňovanou metodou zpracování naměřených dat. Tato kombinace dovo-luje studovat reakce jediného ledvinného kanálku na přesně stanovenou dávku nebo rychlost in-jekce zkoumané látky přímo do tohoto kanálku.

  Holografická konfokální mikroskopie Byla pozorována škrobová zrna fazolu obecného ve vodě a bylo prokázáno, že zobrazení je vy-tvářeno světlem odraženým od podložního sklíčka a nikoliv, jak se předpokládalo, světlem roz-ptýleným uvnitř zrna. Zvýšení kontrastu amplitudového zobrazení pomocí zobrazení fáze bylo dosaženo kombinací těchto dvou zobrazení metodou HSL. Byla navržena metoda výpočtu indexu lomu ze série optických řezů vzorkem. Optický řez je roz-dělen na tenké vrstvy, ve kterých se předpokládá konstantní index lomu. Amplituda rozptýlené vlny je počítána z odrazivosti rozhraní jednotlivých vrstev a navíc je vážena podle vzdálenosti bodu odrazu od předmětové roviny osovou amplitudovou odezvou mikroskopu. Byl vyroben osvětlovač, který jako zdroje světla používá vysoce svítivých LED. Jeho výhodou je snadná změna vlnové délky osvětlení pouhou výměnou světelné diody. Proti laserovým diodám je intenzita světla menší, a proto je tento zdroj vhodný spíše pro pozorování vysoce odrazných vzorků, např. kovových povrchů.

• KOSTELNÍK Petr – Studium struktury povrchů pevných látek metodou LEED. (Doc. Šikola)
  Difrakce pomalých elektronů (LEED) je metoda strukturní analýzy povrchů. Elektrony s kinetickou energií používanou v LEED (20 -1000 eV) pronikají jen několik A do povrchu vzorku. Pružně rozptýlené elektrony vytvářejí difrakční obrazec, který je obrazem reciprokých mřížek několika prvních atomárních rovin. Pro přesné určení strukturních parametrů povrchu pomocí LEED se používá studium závislosti intenzity jednotlivých difrakčních stop na kinetické energii dopadají-cích elektronů (I-V křivky). Povrchová krystalografie metodou LEED pomocí analýzy I-V křivek je založena na minimalizaci neshody mezi experimentálními a teoreticky vypočítanými křivkami. Pro výpočet I-V křivek existují dvě teorie: kinematická a dynamická. Byla vypracována metodika experimentálního měření I-V křivek pro stávající experimentální systém. Pozorovány byly vzorky Si(111)-(7x7) a Si(111)-Ga po nadeponování cca. 1 monovrstvy galia. Tato struktura vykazovala odlišnou rekonstrukci povrchu, která se přibližuje k teoreticky předpokládané struktuře 6,3sqrt(3) x 6,3sqrt(3) – R30°.

• KŘENEK Vít – Návrh UHV AFM. (Doc. Šikola)
  Rastrovací mikroskopie založená na detekci atomárních sil (AFM -Atomic Force Microscopy) a rastrovací tunelová mikroskopie (STM -Scanning Tunneling Microscopy) poskytuje jedi-nečné možnosti pro studium morfologie a struktury povrchů. Tyto mikroskopie vynikají pře-devším svou citlivostí vůči povrchové struktuře a vysokou rozlišovací schopností. Stávající mikroskop AFM/STM však svým konstrukčním uspořádáním neumožňuje posouvání vzorku v rovině X-Y kolmé na hrot více, než dovoluje rozsah rastrovacího zařízení. Odpovídající malé zorné pole mikroskopu pak neumožňuje snadnou orientaci pozorovatele na zkoumaném vzorku a nalezení specifické oblasti vzorku, která je předmětem zájmu, činí velmi obtížným. Proto se začalo uvažovat o konstrukci zcela nového ultravakuově kompatibilního AFM, které bude schopno pracovat v kombinaci s elektronovým, případně optickým mikroskopem. Elek-tronový (případně optický) mikroskop nám dá komplexní informace o větší oblasti na vzorku, z nichž vybereme pro nás zajímavá místa. Vzorek je pak možné pomocí makroposuvů přemís-tit tak, aby se tato místa nacházela v dosahu hrotu mikroskopu AFM, který provede jejich podrobnější prozkoumání s vysokým rozlišením. Tato diplomová práce podává všeobecný přehled o SPM se speciálním zaměřením na AFM a STM, přičemž se zde uvádí přehled pou-žitelných UHV kompatibilních piezokeramických aktuátorů. V hlavní části práce je uveden konstrukční návrh UHV AFM/STM, jehož kompletní výkresová dokumentace je v příloze diplomové práce.

• LYSÁČEK David – Epitaxní vrstvy parahexafenylu deponované na podložky NaCl a SrF2 metodou "hot wall epitaxy". (Doc. Spousta)
  Diplomová práce pojednává o depozici tenkých vrstev para -hexafenylu na substráty NaCl, SrF2 a slídu metodou Hot Wall Epitaxy. Dále se zabývá zkoumáním morfologie těchto vrstev pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM) a chemického složení vrstev použitím fotoelektro-nové spektroskopie (XPS). Para-hexafenyl je krystalický oligomer, polovodič s pásmem zakázaných energií přibližně 3 eV. V pevné fázi vykazuje silnou fotoluminiscenci a elektroluminiscenci v modré oblasti svět-la. Díky jeho silné fotoluminiscenci představuje para-hexafenyl slibný materiál pro výrobu aktivních vrstev v diodách emitujících v oblasti modrého světla (390 -470 nm). Para-hexafenyl má silnou anizotropii v optických a optoelektronických vlastnostech. Díky dobrým optoelektronickým a mechanickým vlastnostem a malým nákladům na výrobu vrstev z para-hexafenylu se vývoj těchto vrstev stal předmětem zájmu mnoha vědeckých skupin po celém světě. V první části této práce (teoretická část) je popsána vakuová depoziční technika Hot Wall Epitaxy a základní teorie epitaxe a růstu tenkých vrstev. Dále je zde provedena rešeršní studie růstu vrstev a vlastností para-hexafenylu na různých substrátech. Druhá, praktická část diplo-mové práce je zaměřena na zkoumání vlivu depozičních podmínek na výslednou morfologii vrstvy deponované metodou Hot Wall Epitaxy. Dále se táto část práce zabývá zkoumáním morfologie a chemického složení vrstev para-hexafenylu deponovaného na substráty NaCl, SrF2 a slídu.

• MATOUŠEK David – Pozorování biologických vzorků v transmisním holografickém konfokálním mikroskopu. (Doc. Chmelík)
  Transmisní holografický konfokální mikroskop (THKM) s plošným zdrojem nekoherentního světla umožňuje zobrazit celou oblast vzorku, která leží v zorném poli, současně. Proto není třeba složitého rastrovacího mechanismu, jako je tomu u klasického konfokálního mikrosko-pu. V THKM je detekováno světlo, které prochází bez rozptylu (může být zastíněno mimo předmětovou rovinu) a světlo rozptýlené v předmětové rovině (vytváří zaostřený obraz). Svět-lo, které je rozptýlené mimo předmětovou rovinu (vytváří rozostřené zobrazení), není deteko-váno. Proto tato metoda umožňuje zkoumat i vzorky, které vysoce rozptylují světlo ve svém objemu. Při pozorování v klasickém mikroskopu metodou světlého pole zaznamenáváme in-tenzitu světla prošlého zkoumaným vzorkem. Při pozorování v holografickém konfokálním mikroskopu zaznamenáváme interferenci světla, které prošlo vzorkem a světla z referenční větve. Z interferenčního obrazce jsme schopni zrekonstruovat rozložení amplitudy a fáze v daném řezu vzorku. Pozorovanými biologickými vzorky byla škrobová zrna fazolu obecného (Phaseolus vulgaris) a kvasinky druhu Saccharomyces cerevisiae. Z optických řezu fazolu obecného a kvasinek je patrná vlastnost THKM zaznamenávat pouze světlo rozptýlené v oblasti vzorku, která leží v blízkosti předmětové roviny objektivu. Z naměřených výsledků lze usuzovat, že THKM je vhodný pro pozorování biologických vzorků, neboť kombinuje možnosti konfokálního a in-terferenčního zobrazení.

• MRÁZ Maroš – Studium magnetických tenkých vrstev a multivrstev. (RNDr. Dittrichová)
  Tenké vrstvy na bázi nitridu kobaltu byly připravovány metodou IBAD (Ion Beam Assisted Deposition). Hlavním cílem bylo zjištění vlivu depozičních parametrů na magnetické vlast-nosti tenkých vrstev CoN. V diplomové práci je popsána metoda IBAD a zařízení, v němž se vytváří tenké vrstvy nebo multivrstvy, vznik tenkých vrstev a popis jejich povrchu, popis rozhraní tenkých vrstev a vy-světlení použití rovnovážných binárních diagramů k popisu rozhraní, z teorie magnetismu pevných látek jsou uvedeny magnetická anizotropie tenkých vrstev a jev GMR. Jsou popsány jednotlivé metody, použité k analýze vlastností tenkých magnetických vrstev CoN. Získané výsledky měření byly vyhodnoceny pro posouzení vhodnosti použití tenkých vrstev CoN jako tzv. spaceru pro magnetické multivrstvy využívající jevu GMR.

• OČENÁŠEK Martin – Depozice ultratenkých vrstev v podmínkách UHV. (Doc. Šikola)
  Obsahem diplomové práce jsou: - rešeršní studie problematiky depozice ultratenkých vrstev napařováním a přímou ion-tovou depozicí (IBD) v podmínkách ultravysokého vakua (UHV), - výsledky práce spojené s řešením problémů depozice a analýzy ultratenkých vrstev: diagnostika a optimalizace parametrů iontového svazku pro nízkoenergiovou přímou iontovou depozici, depozice vrstev SiN a GaN (nízkoenergiovou lBD), analýza vytvořených vrstev pomocí XPS a ToF-LElS, návrh elektronického obvodu pro řízení parametrů iontovéhozdroje počítačem.

• PILCH Jan – Dvoukanálový akustický analyzátor v prostředí LABVIEW. (Doc. Doložílek)
  Tato diplomová práce se věnuje návrhu, realizaci a testování virtuálního přístroje Analyzá-tor.vi pro měření zvukoizolačních vlastností stavebních konstrukcí pomocí parametrů stupně vzduchové neprůzvučnosti a indexu vzduchové neprůzvučnosti. Stupeň vzduchové neprůzvučnosti R(f) je parametr hodnotící zvukoizolační vlastnosti stavebních konstrukcí v jednotlivých třetinooktávových frekvenčních pásmech. Index vzduchové neprůzvučnosti Rw se stanovuje z vypočteného parametru R(f) a hodnotí vlastnosti stavební konstrukce jednočíselně. K programové realizaci virtuálního přístroje je použito grafického objektového programovacího prostředí LabVIEW. První část této práce se věnuje základním možnostem úzkopásmové a širokopásmové analýzy akustických signálů. Dále popisuje parametry R(f) a Rw a postup při měření veličin potřebných k jejich výpočtu. Čtvrtá kapitola stručně pojednává o výpočtu efektivní hodnoty hladiny akus-tického tlaku a v následné kapitole je v základních rysech popsáno programové prostředí La-bVIEW. Druhá část práce se věnuje testování digitálních filtrů dle normy ČSN EN 61260 a popisu přístrojové části a vnitřních struktur programu. Osmá kapitola je psána jako manuál k programu Analyzátor.vi.

• PLOJHAR Martin – Simulace nízkoteplotního plazmatu. (Ing. Zlámal)
  

• VÁLEK Lukáš – Studium epitaxních vrstev parahexafenylu deponovaných na podložky KCl metodou "hot wall epitaxy". (Doc. Šikola)
  Para-hexafenyl je organický oligomerní polovodič s pásmem zakázaných energií přibližně 3 eV. Díky schopnosti emitovat lineárně polarizované světlo v modré oblasti je vhodným mate-riálem pro vývoj optoelektronických prvků. Pro efektivní využití anizotropních emisních vlastností para-hexafenylu je důležité vytvořit vrstvy, v nichž jsou molekuly uspořádány sou-běžně. Diplomová práce pojednává o přípravě a vlastnostech tenkých vrstev para-hexafenylu na pod-ložkách KCl, ITO a skle. Vrstvy byly připraveny vakuovou depoziční metodou "Hot Wall Epitaxy" a analyzovány pomocí mikroskopie atomárních sil AFM, rentgenové fotoelektrono-vé spektroskopie XPS a pomocí luminiscenčního spektrometru. Teoretická část diplomové práce si klade za cíl uvést základní teorii epitaxe a přípravy ten-kých vrstev, pojednává o metodě "Hot Wall Epitaxy", popisuje základní charakteristiky para-hexafenylu, obsahuje rešeršní studii problematiky přípravy vrstev para-hexafenylu na různých substrátech a uvádí základy analytických metod použitých ke studiu připravených vrstev. V praktické části je popsána příprava vrstev para-hexafenylu a jsou uvedeny závěry jejich ana-lýzy jednotlivými metodami.

• VOGL Petr – Studium ultratenkých vrstev a multivrstev. (Doc. Spousta)
  Diplomová práce se zabývá studiem tenkých vrstev a multivrstev Col A12O3 . V teoretické části je uveden princip metody IBAD - Kaufman, využitá k přípravě tenkých vrstev a multivrstev . V praktické části je uvedeno vyhodnocení výsledků měření tenkých vrstev a multivrstev získaných Col A12O3 použitými analytickými metodami.