Magnetronová depozice MXene struktur na bázi karbidů

Bc. Pavel SLÁMA

Master's thesis

Magnetron deposition of carbid based MXene structures

Anotácia:

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.

Kľúčové slová

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

Jazyk práce: Czech

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

Zverejniť od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

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

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Nanotechnology / Applied Nanotechnology