Microstructuring of As-Se chalcogenide glass thin films

Tato disertační práce se zabývá studiem vlastností a možnostmi strukturování povrchu tenkých vrstev chalkogenidových skel systému As-Se. Studovány byly optické vlastnosti, tepelné vlastností, struktura a složení chalkogenidových skel složení As20Se80, As40Se60 a As50Se50. Pro korugaci povrchu tenkých vrstev byly studovány metody selektivního leptání, přímý zápis laserovým paprskem a přímý holografický zápis.This dissertation deals with study of properties and possibilities to structure thin films of chalcogenide glasses of As-Se system. Optical properties, thermal properties, structure and composition of chalcogenide glasses of As20Se80, As40Se60 and As50Se50 compositions had been studied. Selective etching, direct writing laser and direct holographic writing corrugation methods were studied.Katedra obecné a anorganické chemieZasedání zahájil předseda zkušební komise pro obhajobu disertační práce prof. Ladislav Koudelka a konstatoval, že jednání je přítomno všech 7 členů komise včetně tří jmenovaných oponentů. Dále pak představil členům komise Ing. Karla Pálku a seznámil členy komise s doporučením školitele Prof. Ing. Miroslava Vlčka, CSc. a stanoviskem vedoucího školicího pracoviště prof. Ing. Zdeňka Černoška, CSc. k předložené práci. Následně pak doktorand seznámil komisi s předmětem a výsledky své disertační práce. Po referátu doktoranda následovalo projednání oponentských posudků. Všichni tři oponenti postupně přečetli své posudky a následně doktorand zodpověděl na jejich dotazy a připomínky. V diskusi po projednání oponentských posudků byla pozornost zaměřena na kinetiku fotoindukovaných změn a rozbor leptacích procesů. Byla též diskutována otázka struktury skel bohatých selenem a jejich homogenity. Pro. Lošťák diskutoval problematiku holografického zápisu a chybějící popis experimentu. Dále byla diskutována otázka průběhu indexu lomu ve studovaných vrstvách, způsob stanovení jeho průběhu a případné kvantifikace. Prof. Koudelka vznesl dotaz na strukturu sloučenin As4Se3 a As4Se4. Po skončení veřejné rozpravy proběhlo neveřejné zasedání komise, na kterém došlo po debatě k hlasování. Z přítomných 7 členů komise se 7 vyjádřilo pro výsledek obhajoby "vyhověl" a udělení vědecké hodnosti doktor (Ph.D.) Ing. Karlu Pálkovi. Předseda komise poté seznámil doktoranda s výsledkem hlasování komise, poděkoval členům komise i oponentům za jejich účast na obhajobě a ukončil jednání komise

Photoinduced phenomena in As-S-Ge thin films

Tato diplomová práce se zabývá studiem fotoindukovaných změn optických parametrů amorfních tenkých vrstev skel systému As-S-Ge připravených metodou vakuového napařování. Byl studován vliv polychromatického i monochromatického záření na optické vlastnosti a strukturu tenkých vrstev.This thesis deals with photo induced changes of the optical properties of amorphous thin films in As-S-Ge system prepared by vacuum thermal evaporation method. The influence of polychromatic and monochromatic exposure on optical properties and structure of thin films was studied.Katedra obecné a anorganické chemieDokončená práce s úspěšnou obhajobo

Measurement of Film Thickness and Surface Structure Using AFM and STM Methods

Předložená bakalářská práce se zabývá technikami AFM a STM a jejich praktickým provedením na přístroji NanoEducator model SPM-U-L5. V teoretické části jsou popsány a vysvětleny hlavní součásti obecné stavby SPM mikroskopu. V experimentální části je studován vliv vybraných parametrů na kvalitu a správnost získaného obrazu.Katedra obecné a anorganické chemieDokončená práce s úspěšnou obhajobo

Computer Aided Programming: Tool for automatic writing of polynomial, interpolation and basic data analysis commands in MATLAB

MATLAB je velmi vhodný program pro modelování simulaci a regulaci, což dává uživateli z oblasti regulace možnost řešit velké množství úloh týkajících se regulace rozličných systémů. Jednou z jeho velkých výhod je fakt, že umí pracovat s maticovými operacemi. Typickým znakem moderní nástrojů programování je kontrola jejich příkazů nebo automatické generování a zápis kódu. V rámci naší spolupráce byl vytvořen nástroj pro automatický zápis příkazů v MATLABu. Je to grafické uživatelské rozhraní pro zápis některých vybraných příkazů navíc než jen maticových v MATLABu a tento nástroj byl úspěšně ověřen.MATLAB is a very powerful program for modeling, simulation and control, which gives user from the area of control engineering the possibility to solve vast majority of tasks connected with the control of the systems. A typical feature of modern programming tools is their commands' checking or automating of writing the code. Within our cooperation, there was created a tool for the automating writing of the commands in MATLAB. It is graphical user interface for entering some chosen commands in MATLAB and it was successfully verified

Teplotní závislost fotoindukovaný jevů v tenkých vrstvách As(20)Ge(12.5)S(67.5) připravených spin-coatingem

Chalcogenide glass thin films of ternary As20Ge12.5S67.5 composition were prepared in specular quality using spin-coating technique from n-butylamine based glass solution. The content of organic residuals was notably reduced by post-deposition thermal treatment. The annealing process induced significant structural changes resulting in thin films with the structure close to the source bulk glass. The thickness of deposited thin films was decreasing with increasing annealing temperature. Contrary, the refractive index, optical bandgap, roughness and chemical stability were increasing. The experimental data also proved that deposited thin films were photosensitive as opto-physical properties and chemical resistance were changed after UV light exposure. The exposed thin films annealed bellow 90 degrees C were etched slower than unexposed ones (negative etching) and the thin films annealed above 90 degrees C were etched faster (positive etching).Tenké vrstvy chalkogenidových skel ternárního složení As20Ge12.5S67.5 byly připraveny ve spekulární optické kvalitě pomocí metody spin-coating z roztoku skla v n-butylaminu. Obsah organických reziduí byl výrazně redukován temperací. Temperace indukovala výrazné strukturní změny vyúsťující v tenké vrstvy se strukturou blízkou výchozímu objemovému sklu. Tloušťka deponovaných tenkých vrstev se snižovala s rostoucí teplotou temperace. Naopak index lomu, optická šířka zakázaného pásu, drsnost a chemická stabilita postupně rostli. Experimentální data taktéž potvrdila, že deponované tenké vrstvy jsou fotocitlivé, přičemž vlivem expozice UV zářením došlo ke změně opto-fyzikálních vlastností a chemické odolnosti vrstev. Exponované tenké vrstvy stabilizované pod 90 stupňů celsia byly leptány pomaleji než neexponované (negativní leptání) a naopak vrstvy temperované nad 90 stupňů celsia se leptaly rychleji (pozitivní leptání)

Spektrální závislost fotoindukovaných jevů v tenkých vrstvách systému As40S60-xSex

Spectral dependence of photoinduced structural transformation and related changes of Egopt, α and n of thermally evaporated ternary As40S60-xSex thin films have been studied under the exposure to bandgap and super-/subbandgap light of LED. The irradiation by bandgap and super-bandgap light with intensity 0.1 W/cm2 leads to partial photoinduced polymerization of molecular structural units into continuous network that is characteristic for the bulk glasses with appropriate stoichiometric composition. The efficiency of structural transformation depends on penetration depth of excitation beam. The maximum photosensitivity (i.e. changes of Egopt, α and n) were achieved at the wavelengths ~100 nm above the bandgap wavelength for each appropriate composition. Beyond the region of maximal photosensitivity the values of optical parameters and kinetics of photoinduced changes depend on relation between exposed and unexposed sublayer for super-bandgap beams or on absorption coefficient for sub-bandgap light.Byla studována spektrální závislost fotoindukovaných změn struktury a optických vlastností vakuově napařených tenkých vrstev systému As40S60-xSex. Expozice gapovým a nadgapovýcm zářením o intenzitě 0.1 W/cm2 vedla k částečné fotopolymerizaci struktury, která je charakteristická pro objemové vzorky stechiometrického složení. Účinnost strukturální přeměny závisí na penetrační hloubce expozičního záření. Maximální účinnosti bylo dosaženo při expozici zářením s vlnovou délkou cca 100 nm nad KAH. Mimo oblast maximální fotocitlivosti závisí hodnoty optických parametrů a kinetika fotoindukovaných změn na podílu exponované a neexponované části tenké vrstvy

Vliv temperace na optické vlastnosti, strukturu, fotocitlivost a chemickou stabilitu tenkých vrstev As30S70 připravených spin-coatingem

Chalcogenide glass (ChG) thin films prepared by solution based deposition technique offer important advantages over vacuum deposited films, which are useful for many applications especially in infrared optics. Their fabrication, which comprises dissolving the ChG in volatile organic solvent and then depositing thin film by spin coating the solution, is simpler and significantly cheaper. However, contaminants from the solvent are incorporated. The residual organic content in the films is significantly reduced by appropriate thermal treatment. This work reports the influence of specific annealing conditions and UV light exposure on the structure, opto-physical and chemical properties of As30S70 spin-coated ChG films. The results show increase in refractive index with increasing annealing temperature, whereas the thickness and optical bandgap decrease. The UV exposed regions of the samples exhibit positive etching in amine based solvents. The HS-LEIS spectroscopy is used to determine the elemental concentration profile of annealed thin film, which shows almost stable As/S ratio with composition close to that of the source bulk glass. Thus UV light induced structural changes and the mechanism of selective etching are proposed.Tenké vrstvy chalkogenidových skel (ChS) připravené roztokovými depozičními technikami nabízejí důležité výhody nad vrstvami deponovanými vakuovými metodami a současně jsou užitečné pro mnoho aplikací hlavně v IČ optice. Jejich příprava, které zahrnuje rozpouštění ChS v těkavých organických rozpouštědlech a následnou depozici vrstev spin-coatingem, je jednodušší a výrazně levnější než u vrstev připravených vakuovými metodami. Avšak může docházet k zabudovávání kontaminantů z použitých roztoků. Obsah organických reziduí lze však výrazně snížit vhodným tepelným režimem. Tato práce je zaměřena na studium vlivu specifických podmínek temperace a expozice UV zářením na strukturu a chemické vlastnosti vrstev ChS As30S70 připravených spin-coatingem. Výsledky ukazují nárůst indexu lomu s rostoucí teplotou temperace a současný pokles tloušťky a optické šířky zakázaného pásu. UV exponované oblasti vykazují pozitivní typ leptání v roztocích bazických aminů. Metoda HS-LEIS spektroskopie je využita pro stanovení prvkového koncentračního profilu temperovaných vrstev a prokázala téměř stabilní poměr As/S se složením blízkém výchozímu objemovému sklu. Byl navržen mechanismus UV indukovaných strukturálních změn a jejich vliv na selektivitu leptání

Selektivní leptání tenkých vrstev složení As30S45Se25 připravených spin-coatingem a vakuovým napařováním

Chalcogenide glasses are intensively studied materials due to their interesting optical properties such as high values of refractive index, wide transparency in IR, photosensitivity, etc.We report on the comparison of photo and thermo-induced changes in optical properties and chemical resistance of thermally evaporated and spincoated As30S45Se25 thin films. Significantly different trends of photo-induced changes in chemical resistance in both types of thin films such as negative etching of thermally evaporated thin films and positive etching of spin-coated thin films were observed. The structural changes responsible for the observed phenomena were investigated as well.Chalkogenidová skla jsou intenzivně studované materiály díky jejich zajímavým optickým vlastnostem.V této práci se zabýváme studiem foto a termoindukovaných změn v optických vlastnostech a chemické odolnosti vakuově napařených a spin-coatingovaných tenkých vrstev složení As30S45Se25. Byly pozorovány výrazně odlišné trendy ve fotoindukovaných změnách optických parametrů a chemické odolnosti ve studovaných tenkých vrstvách (pozitivní leptání spin-coatingovaných tenkých vrstev a negativní leptání vakuově napařených). Taktéž byly studovány změny ve struktuře

Z roztoku připravené tenké vrstvy Ge20Sb5S75: efekt koncentrace roztoku a násobného nanášení vrstev

Ge20Sb5S75 thin films with high chemical resistance to aliphatic amines were deposited from solutions of various glass concentrations (0.015-0.09 g of grinded glass material/ml of n-butylamine) by the spin-coating technique. As-prepared and annealed thin films were analyzed by spectroscopic ellipsometry and EDS (energy-dispersive X-ray spectroscopy). Results proved that the refractive index of thin films was not affected by the solution concentration (within studied range), and the studied optical properties of deposited samples were homogenous in their volume. The Ge20Sb5S75 solution of the highest concentration (0.09 g/ml) was chosen for deposition of thicker chalcogenide glass material using multiply deposition/thermal stabilization procedure. Prepared multilayers proved to have good optical quality and homogenous chemical resistance through the whole thickness. No interfaces between layers were observed from etching kinetics and SEM scans. Thus, the results confirmed that multiple layers stacking procedure is suitable for deposition of thick homogenous Ge20Sb5S75 thin films.Vrstvy Ge20Sb5S75 s vysokou chemickou odolností vůči alifatickým aminům byly připraveny z roztoků o různých koncentracích skla (0.015-0.09 g nadrceného skelného materiálu na ml n-butylaminu) pomocí metody spin-coating. Čerstvě připravené a temperované tenké vrstvy byly analyzovány pomocí spektroskopické elipsometrie a EDS (energiově-disperzní rentgenové analýzy). Výsledky potvrdily že index lomu tenkých vrstev nebyl ovlivněn koncentrací roztoku (ve studovaném rozsahu koncentrací) a studované optické vlastnosti deponovaných vrstev byly homogenní v tloušťce materiálu. Roztok Ge20Sb5S75 o nejvyšší koncentraci (0.09 g/ml) byl zvolen pro depozici tlustších chalkogenidových vrstev pomocí multinásobné procedury depozice a tepelné stabilizace. Připravené multivrstvy měly dobrou optickou kvalitu a homogenní chemickou odolnost v celém svém objemu. Na základě dat z leptacích kinetik a SEM scanů nebyla pozorována žádná rozhraní mezi jednotlivými vrstvami. výsledky tedy potvrdily, že metoda multinásobné depoziční procedury je vhodná pro přípravu tlustších homogenních vrstev složení Ge20Sb5S75

Expozicí zvýšená fotoluminescence kvantových teček CdS0.9Se0.1 uložených ve tenkých vrstvách Ge25S75 připravených spin-coatingem

Semiconductor quantum dots (QDs) are well known photoluminescent materials. Their potential practical applications depend on their physico-chemical and luminescent properties and also on the properties of hosting material. To ensure that QDs retain their photoluminescence during the preparation of a suitable solid composite form, the solution based casting techniques with deposition at lower temperatures are usually used. In our work, we have doped an inorganic Ge25S75 chalcogenide glass matrix with synthesized CdS0.9Se0.1 QDs and prepared thin films by the solution based spin-coating technique. In comparison with commonly used polymers the Ge25S75 chalcogenide glass thin films a possess high refractive index and wide VIS-NIR-MIR optical transparent region. We also report on the phenomenon of significant UV exposure induced increase of doped thin film photoluminescence intensity which can be exploited in local photo-induced photoluminescence enhancement of doped chalcogenide glass thin films.Polovodičové kvantové tečky (QD) jsou známými fotoluminiscenčními materiály. Jejich potenciální praktické aplikace závisí na jejich fyzikálně-chemických a luminiscenčních vlastnostech a také ná vlastnostech hostitelského materiálu. K zajištění zachování fotoluminiscenčních vlastností QD během přípravy vhodné kompozitní formy se nejčastěji využívají roztokové depoziční techniky při nižších teplotách během jejich produkce. V této práci byla dopována anorganická matrice chalkogenidového skla Ge25S75 pomocí syntetizovaných CdS0.9Se0.1 QD a tenké vrstvy byly deponovanány roztokovou metodou spin-coatingu. V porovnáním s běžně využívanými polymery mají tenké vrstvy chalkogenidového skla Ge25S75 vysoký index lomu a širokou oblast optické propustnosti ve VIS-NIR-MIR oblasti spektra. Byla objeven UV expozicí indukovaný nárůst intenzity fotoluminiscence, které může být využit pro lokální fotoindukované vylepšení fotoluminiscence v dopovaných tenkých vrstvách chalkogenidových skel