Studium adsorpce kovů na Si(100)2×1 pomocí STM při nízkých teplotách

Student: Karel Majer
Vedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
Stav práce: obhájená

Abstrakt:

Dvourozměrné a jednorozměrné nanostruktury – obsahující malý počet atomů – se vyznačují kvantovými vlastnostmi, které z nich činí potenciální stavební prvky v mnoha aplikacích rozvíjejících se nanotechnologií. Studiu přípravy a vlastností nanoobjektů je ve fyzice povrchů a tenkých vrstev věnována velká pozornost.

Práce se zabývá studiem adsorpce při depozici kovů na anizotropní povrch křemíku s orientací (100) a rekonstrukcí 2×1 a následným vznikem a růstem jednorozměrných ostrůvků – atomárních řetízků kovu. Tyto tzv. kvantové dráty mohou být stavebními elementy složitějších struktur vhodných pro řízení transportu jednotlivých kvant náboje či jejich lokalizaci - singlelectronics. Rastrovací tunelová mikroskopie (STM) je technikou, která umožňuje studovat povrchové struktury a procesy s atomárním rozlišením i přímo během nanášení kovu v podmínkách ultravakua. Práce navazuje na výsledky experimentálního studia růstu In, Al, Sn při teplotách ≥ 300 K.

Cíle bakalářské práce:
• příprava vypařovadel pro depozici Al a In,
• seznámení se s problematikou STM, podíl na přípravě experimentu,
• zobrazení povrchu s různým množstvím naneseného kovu při teplotách 100-300 K, pokus o měření během depozice,
• vyhodnocení snímků z STM a stanovení základních růstových charakteristik.

Práce navazuje na rozsáhlé zkušenosti pracoviště s přípravou nanostruktur kovů na površích křemíku a jejich měření pomocí techniky STM. Získané experimentální zkušenosti lze dále využít v magisterském studiu v rámci diplomové práce s navazující tematikou.

Obr.: Sledování průběhu růstu indiových atomárních řetízků na povrchu Si(100)2×1 pomocí STM při pokojové teplotě – b) 24 min, c) 27 min, d) 30 min, e) 36 min a f) 53 min od zahájení depozice. Šipka v (e) vyznačuje místo „srůstu“ řetízků posunutých o polovinu nejmenší vzdálenosti mezi sousedními řetízky – (f). Velikost zobrazené oblasti je 16 nm ×13 nm.

Obr.: Hlava STM vyvinutá ve skupině tenkých vrstev pro měření v UHV za různých teplot. Detail se skenerem mikroskopu a systémem pro nastavování teploty vzorku.

Literatura:
[1] Bai Ch., Scanning Tunneling Microscopy and its Application, Springer Series in Surf.Sci. 32, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, N.Y., 1992.
[2] Metody analýzy povrchů: iontové, sondové a speciální metody. Editoři: L. Frank, J. Král, Academia, Praha 2002.
[3] Články v odborných časopisech doporučené vedoucím práce.