Magnetronové naprašování senzoricky aktivních nanostruktur na bázi plazmonických materiálů

Alexej HORÁK

Bachelor's thesis

Anotácia:

Tato práce se zabývá studiem vlivu kovových či kovům podobných nanočástic na optické a elektrochemické senzorické vlastnosti tenkých vrstev cínem dopovaného oxidu inditého (ITO). Teoretická část se věnuje přípravě tenkých vrstev a nanočástic metodou magnetronového naprašování a senzorickým vlastnostem tenkých vrstev a nanočástic. V rámci experimentální části byly tenké ITO vrstvy připravené na planárních skleněných substrátec metodou vysokofrekvenčního magnetronového naprašování upraveny různým množstvím Ag nanoclusterů připravených metodou DC magnetronového naprašování v agregační komoře chlazené kapalným dusíkem nebo ZrN nanoostrůvků připravených metodou reaktivního vysokovýkonného pulzního magnetronového naprašování. Měřeními ztrátové rezonance a cyklické voltametrie byly srovnány senzorické vlastnosti tenkých ITO vrstev před a po depozici nanočástic. Za účelem stabilizace nanočástic byla část vzorků dodatečně pokryta ITO vrstvou nebo žíhána. Stabilita nanočástic a metody stabilizace nanočástic byly posuzovány na základě měření mikroskopie atomárních sil a měření transmisních optických vlastností, kde bylo využito jevu lokalizované povrchové plazmonové reozonance. Pro potřeby provedených měření byla vyrobena opto-elektrochemická cela.

Abstract:

This thesis is devoted to studying the effects of metal or metal-like nanoparticles (NPs) on the optical and electrochemical sensory properties of indium tin oxide (ITO) thin films (TFs). The theoretical part considers the preparation of TFs and NPs using magnetron sputtering (MS) techniques and the sensory properties of TFs and NPs. In the experimental part, several samples of ITO TFs deposited on planar glass substrates by radio frequency magnetron sputtering were modified by the addition of various amounts of Ag nanoclusters or ZrN nanoislands prepared by direct current MS in liquid nitrogen-cooled clustersource and reactive high power pulsed MS, respectively. Lossy-mode resonance and cyclic voltammetry were used to compare the sensory properties before and after the deposition of NPs. Furthermore, some samples were covered by an additional film of ITO, and some were annealed, in an attempt to enhance the stability of NPs, which was evaluated by localized surface plasmon resonance measurements and atomic force microscopy. During the measurements, a homemade prototype opto-electrochemical cell was used.

Kľúčové slová

tenké vrstvy, nanočástice, senzory, LMR, CV, magnetronové naprašování, nízkoteplotní plazma

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 13. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Ing. Pavel Čurda

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Science

Bachelor programme / odbor:
Physics / Physics