Studentské projektyzobrazit předchozí rok (2008/2009), další rok (2010/2011)
POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.
Přihlášky na podzimní SFG je třeba podat do 15. listopadu 2009, na jarní SFG je třeba podat do 15. května 2010, na letní projekty KFPP se hlaste v červnu a v průběhu prázdnin 2010, ostatní projekty průběžně.
Studentské projekty Kalibrace systému pro změnu teploty vzorku v STMVedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
Anotace:
Cílem projektu je testování a kalibrace systému chlazení a ohřevu vzorku v nově zkonstruované měřící hlavě rastrovacího tunelového mikroskopu (STM) v ultravakuové experimentální komoře. Pro nastavení teploty vzorku je využito chlazení kapalným dusíkem a ohřevu elektrickým topným elementem. Systém pro změnu teploty využívá současného chlazení a ohřevu na „výměníku“, který je v tepelném kontaktu se vzorkem. Konstrukce ultravakuové komory umožňuje měnit propojení tepelných kontaktů pomocí manipulátoru.
Součástí práce je zjištění časových průběhů pro chlazení na mezní teplotu a ohřevu na požadovanou teplotu vyšší než pokojovou; naměření příkonů pro tepelný zdroj pro dosažení teploty vzorku v rozmezí mezní a pokojové (kalibrace topení) pro nastavování optimálních příkonů pro požadovanou teplotu vzorku; provedení kalibrace infračerveného bezkontaktního laserem zaměřovaného teploměru Raytek pro měření teploty křemíkových vzorků v STM v rozmezí 100 - 600 °C.
Výsledky studentského projektu budou uplatněny při měřeních pomocí STM, která umožní získat důležité informace o mobilitě a vazbách jednotlivých atomů na povrchu pevné látky. Výměnou se student seznámí s řadou nejmodernějších experimentálních technik a zařízení. Úkoly projektu jsou plně v mezích předpokládaných znalostí studentů nižších ročníků. Projekt se může stát východiskem pro bakalářskou práci.
Testování úpravy povrchu vzorku iontovým svazkem pomocí STMVedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
Anotace:
Cílem práce je testování režimu provozu iontového zdroje IQE 8/38 s rastrujícím svazkem pro nastavení vhodné interakce dusíkových iontů s povrchem. Bombardování povrchu energetickými ionty vede k odprašování povrchových atomů pevné látky. To lze využít pro čištění povrchu látek, u kterých lze narušení povrchu tepelně vyhojit (například některých kovů) nebo k řízené úpravě struktury povrchů. Přenos vzorku v experimentální ultravakuové komoře mezi držákem v měřicí hlavě rastrovacího tunelového mikroskopu (STM) a držákem v ohnisku iontového děla dovoluje bezprostřední prohlížení povrchů po bombardu (resp. i po následném žíhání) s atomárním rozlišením.
Výsledkem práce bude nastavení držáku vzorku pro optimální fokusaci iontového svazku, testování čištění povrchu monokrystalu Cu a hledání vhodného režimu pro vytváření atomárních teras na monokrystalech křemíku s orientací (111) a (100).
Projekt je součástí výzkumu zaměřeného na studium adsorpce na povrchu pevné látky pomocí STM. V případě úspěšného řešení budou získané výsledky podkladem pro publikaci v některém impaktovaném fyzikálním časopise. Na projekt může navázat zadání bakalářské práce.
Miniaturní zdroj atomárních svazků pro současnou depozici 2 kovů v STM in-vivo experimentuVedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
Anotace:
V experimentu in-vivo se rastrovacím tunelovým mikroskopem (STM) zkoumají povrchové procesy probíhající na povrchu během depozice materiálu. Svazek atomů musí být namířen do místa “pod hrot” přesně (nejlépe z malé vzdálenosti) a současně musí konstrukce zdroje, ve kterém je nanášený materiál odpařován za zvýšené teploty, zaručovat tepelné odstínění a co nejmenší uvolňování parazitních atomů či molekul do prostoru vakuové komory.
Projekt se zabývá návrhem miniaturního zdroje s vypařovadly pro dva různé kovy, který nahradí stávající jednosvazkový zdroj na měřící hlavě STM mikroskopu ASCAN. Zájemce se bude podílet na úpravě prototypu dvojitého vypařovadla, testování fokusace a kalibraci vypařovací rychlosti na příkonu elektrického ohřevu vypařovadel.
Práce souvisí s přípravou experimentů pro přímé pozorování růstu atomárních řetízků a kovových dimerů při depozici dvou různých kovů na povrch Si(100)2×1. Tento výzkum má velký význam pro studium závislosti elektronických vlastností nanostruktur na jejich uspořádání a volbě typu atomů.
Určení teploty desorpce thallia z povrchu Si(111) pomocí řádkovací tunelové mikroskopie (STM)Vedoucí: RNDr. Pavel Kocán, Ph.D.
Anotace:
Cílem práce bude použitím atomárně rozlišené techniky řádkovací tunelové mikroskopie studovat povrch Si(111) s deponovanou monovrstvou thallia, zahřátý na teplotu blízkou desorpci Tl. Předpokládá se, že z různých atomárních pozic desorbuje Tl při různé teplotě a různou rychlostí. Pozorované struktury jsou výsledkem především procesu desorpce.
Thallium je nejtěžším prvkem IIIA skupiny periodické tabulky, což se projevuje na chemických vlastnostech Tl jako tzv. relativistický efekt inertního páru elektronů (inert pair effect). Díky tomuto efektu se v přírodě Tl vyskytuje jak trojmocně, tak jednomocně vázané. Objev rekonstrukce 1x1 Tl na Si(111), ve které je Tl pravděpodobně jednomocné, probudil velký zájem o tento kov v oblasti nanostruktur.
Řízené manipulace s jednotlivými atomy a molekulami na povrchu křemíku Si(100) 2×1Vedoucí: Doc. RNDr. Pavel Sobotík, CSc.
Anotace:
Technika STM je velmi pespektivní v souvislostí s rozvojem nanotechnologií. STM jako jedina technika umožňuje přímou manipulaci s jednotlivými atomy a molekulami na povrchu, vytváření definovaných strukur struktur v atomárním měřítku, a jejich následné zobrazení.
Molekula vody se po dopadu na povrch Si(100) 2×1 disociuje a vzniklé fragmenty (H,OH) se naváží na povrchové atomy křemíku. Bylo pozorováno, že během řádkování hrotem mikroskopu nad disociovanou molekulou dochází k viditelnému přepínání mezi různými konfiguracemi, související s přesuny vodíku nebo skupiny OH. Tento systém je proto vhodným kandidátem pro první pokusy s atomárními manipulacemi na povrchu Si(100)2×1.
Zvládnutím řízeného přepínání konfigurace a pochopení interakce s hrotem může následně umožnit řízenou manipulaci s disociovanou molekulou vody a také její cílené přemisťování po povrchu a vytváření geometrických předloh pro následnou přípravu kovových nanostruktur, a to v atomárním měřítku.
Zásady pro vypracování:
1. Seznámení se s problematikou STM experimentu v UHV
2. Příprava rekonstruovaného povrchu Si(100) 2×1
3. Identifikace disociované molekuly vody na povrchu - C defektu, a jejich daších známých forem
4. Měření četnosti změn konfigurace C defektu v závislosti na parametrech tunelového kontaktu
5. Pokusy o řízený přesun atomu vodíku, skupiny OH či obou
Literatura:
1. Bai C.: Scanning Tunneling Microscopy and its Application, Springer Series in Surf.Sci.32, Berlin-Heidelberg, New York 1992.
2. O.Warschkow et. al. , Phys. Rev. B 77 (2008), 201305R
3. P. Sobotík, I.Ošťádal, Surf.Sci. 602 (2008), 2835
4. Další časopisecká literatura se vztahm k řešenému problému
Teorerické výpočty atomární a elektronové struktury polovodičových povrchůVedoucí: RNDr. Pavel Kocán, Ph.D.
Konzultant: Ing. Pavel Jelínek Ph.D.
Anotace:
Polovodičové povrchy nacházejí široké uplatnění jak v základním výzkumu tak jsou široce používány i v praxi. Stanovení elektronové a atomární struktury těchto povrchů je klíčovým faktorem pro jejich další aplikaci. Počítačové simulace na bázi funkcionálu hustoty jsou významným nástrojem pro analýzu těchto povrchů.
Cílem práce je
- seznámení se s problematikou výpočtů atomární a elektronové struktury pomocí metody funkcionálu hustoty.
- seznámení se s výpočetním programem Fireball umožňujícímu provádět výpočty elektronové a atomární struktury molekul a pevných látek.
- stanovení elektronové a atomární struktury vybraných rekonstrukcí na povrch Si(100).
Literatura:
1. I. Nezbeda, J. Kolafa, M. Kotrla, Úvod do počítačových simulací: Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, Karolinum 2003
2. W.Koch, M.C. Holthausen, A Chemist's Guide to Density Functional Theory, Wiley-VCH (2002), ISBN 3-527-30422-3
3. Solid State Physics G. Grosso, G. P. Parravicini Academic Press (14 Feb 2000) ISBN-10: 012304460X
Makroskopický model detektoru náboje prachových zrnekVedoucí: RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D.
Anotace:
Prachová zrnka, tedy objekty mikrometrových rozměrů, jsou nedílnou součástí vesmíru, resp. vesmírného plazmatu. Jako každý předmět v plazmatu nabíjí se i tento prach na potenciál blízký potenciálu plazmatu. Obecně je výsledný náboj prachu dán bilancí mnoha procesů, jejichž teorie nebyly ve většině případů dosud plně popsané. V naší laboratoři se snažíme přispět k těmto vědomostem laboratorní simulací, kde měříme výsledný náboj jednotlivých prachových zrn za různých podmínek.
Jedna z možností, jak určit konečný náboj prachového zrnka, je nechat ho propadnout speciálním detektorem, který změří indukovaný náboj jednoduchým zesilovačem. Pro vývoj tohoto detektoru je třeba sestrojit makroskopickou analogii tohoto experimentu a provést na ní ověřovací měření. Zmíněné řešení lze doplnit o pomocný detektor, na který prachové zrnko (či jeho analog) dopadne a který změří odvedený náboj obdobným způsobem.
Úkoly
1. Navrhnout makroskopický model detektoru náboje a jednoduchou detekční elektroniku.
2. Realizovat návrh včetně programu na sběr dat.
3. Provést sérii testovacích měření.
4. Zhodnotit výsledky a doporučit případné úpravy pro detekování náboje prachových zrn.
Seznam odborné literatury
[1] L. Eckertová a kol., Fyzikální elektronika pevných látek, Univerzita Karlova, Praha, 1992.