Magnetronová depozice MXene struktur na bázi karbidů

Bc. Pavel SLÁMA

Diplomová práce

Magnetron deposition of carbid based MXene structures

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá přípravou druhu 2D nanomateriálu označující se jako MXen. Jedná se o strukturovanou tenkou vrstvu. Práce se zabývá možností její přípravy a popisuje experimentální pokus o vytvoření tohoto materiálu použitím magnetronového naprašování z dvou terčů. Teoretická část popisuje jak vlastnosti tenkých vrstev, tak MXenů samotných. Nachází se zde také popsání použitých metod přípravy a metod relevantních k přípravě. Jsou zde objasněny i principy použitých metod zkoumání jako je XPS, RBS, AFM, SEM a TEM. Část experimentální popisuje přípravu vrstev z prvků skandia a uhlíku rozprašováním terčů především DC pulzním magnetronovým naprašováním. Připravené vrstvy jsou zkoumány analyzačními metodami a jejich výsledky jsou strukturovaně popisovány. V této práci se podařilo objasnit, jaká vrstva vzniká při naprašování těchto materiálů. Bylo zjištěno, že při úpravě depozičních parametrů a volbě naprášení velmi tenké uhlíkové vrstvy v řádu několika jednotek nm, vzniká na povrchu karbid skandia, který by mohl dosahovat klasifikace jako MXen. Zároveň byla zjištěna silná oxidace skandiových vrstev. Tyto připravené vrstvy jsou určitě zájmem dalšího zkoumání a optimalizace jejich přípravy. Snížení oxidace a dosažení znatelné struktury by umožnilo takto připravené vrstvy charakterizovat jako MXeny.

Abstract:

In this thesis 2D nanomaterials known as MXens are being discussed and prepared. They are type of structured thin film material. This thesis explores the options of preparation and also describes the preparation of MXens using two target magnetron sputtering. The theoretical part includes an overview of basic information about thin films and MXens. There is also a mention about methods used in preparation of these films and other relevant methods. Last but not least the principle of some characterization methods like XPS, RBS, SEM and others is being explained. The experimental part describes the process used in preparation of thin films sputtered from Sc and C targets using DC pulse magnetron sputtering. These films are being characterized and analyzed by various methods with structured explanation. Results give an explanation on how the film is being formed during this process. Using the right sputtering parameters to sputter a very thin film of carbon, in the order of few nanometers, a scandium carbide film is being formed. This thin film has the potential to be characterized as a MXen material. One of the persisting problems is a strong oxidation of the scandium films. The prepared thin films give a good information to help further research on these materials and optimizing their preparation. Reduction in oxidation and forming an acceptable sign of a structure could help characterizing these films as MXens.

Klíčová slova

tenké vrstvy, MXeny, PVD, naprašování, skandium, uhlík, karbid skandia, charakterizace materiálu

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 12. 2022

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 2. 2. 2023
• Vedoucí: doc. Ing. Martin Kormunda, Ph.D.

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Nanotechnologie / Aplikované nanotechnologie