Zdravím všchny, kteří se odhodlali zase kouknout na můj blog i po tom, co ho viděli již dřív. Jak jsem psal na konci minulého příspěvku, můžu se s vámi podělit o to, co vlastně vědeckého že tady dělám. Pokud vás to nezajímá, tak už dál číst nemusíte a můžete se těšit na nějaké další zprávy, které budou za nedlouho následovat, protože na začátku března jsem měl co se týče zážitků a akcí opravdu dost. Příkladem uvedu návštěvu továrny na saké, návštěvu japonského mečíře, nebo mou cestu na japonskou konferenci, kde jsem měl prezentaci a po které jsme navštívili klasický Japonský hotel s horkými prameny.
No a když už jsem vás možná i trochu navnadil, tak budu pokračovat v tom, o čem vlastně tenhle příspěvek má být. Co tu vlastně do pr**le dělám a jak mi to jde. Prvně teda, co tu vlastně dělám. Jsem tu v rámci meziuniverzitní smlouvy, kterou uzavřeli VŠB-Technická Uni...no, však víte která škola a Tohoku University, což je univerzita tady v Japonsku. Jak už asi víte, je to univerzita ve městě Sendai a myslím že třetí nejstarší univerzita v japonsku. Tím si ale nejsem tak docela jistý. No zpátky k tématu. Než jsem odcestoval, měl jsem si vybrat laboratoř, kde chci jít a co bych chtěl tak cca dělat. Po přijetí jsem se dozvěděl (ještě v česku), že do laboratoře mě vzali, ale že se v podstatě zaměřujou na něco jiného, než co jsem našel na netu a že tedy nebudu pracovat tak moc s optikou a magneto-optikou, jak jsem chtěl...ale budu pracovat s elektromagnetickým zářením v oblasti THz. Pro ty, kdo se moc nevyznají ve fyzice to začne za chvíli být asi poněkud nesrozumitelné, ale vždycky je tu strejda Google, teta Wiki, nebo se mě zeptejte v komentářích, pokud by vám něco nebylo jasné. No, kde jsem to byl...jo. No a tak mě přijali po tom co jsem dorazil do Sendai a potkal jsem se se svým profesorem do laboratoře univerzitního institutu IMRAM (Institute of Multidisciplinary Reserch for Advanced Materials), kde se zaměřují mimo jiné na CVD (Chemical Vapor Deposition) depozici diamantu a DLC (Diamond-Like Carbon) vrstev. Právě poslední jmenovaná zkratka je taky můj výzkum.
Teď bych to možná mohl trochu rozvést, co říkáte? No, prvně asi co to DLC je a proč ho vlastně potřebujem. Prvně teda od základů. Možná to bude znít trochu jako přednáška ve škole a za to se omlouvám, ale hold když už jste se ptali, co tu vlastně dělám...:-D
Diamant, který je tvořen uhlíkovými atomy a má hybridizaci sp3 (trojka je v horním indexu, ale nechce se mi tím nějak zabývat...bude to tu ale ještě mockrát, tak jen ať víte), což znamená že má k dispozici čtyři elektrony, kterými se může navázat na další atomy uhlíku kovalentní vazbou a tedyvytvořit 3D strukturu (sigma jednoduché vazby). Tato 3D struktura má poté krystalovou mřížku tzv. kubickou diamantovou. Tato mřížka, energie vazeb, atd. mu zaručuje výbornou tvrdost, jak všichni ví, ale taky další vlastnosti, jako je dobrá tepelná vodivost, vysoký index lomu, zakázaný pás energie šířky 5.5 eV...no, bla bla bla...
Pak tu ale máme zase Grafit, který je tvořen hybridizací sp2 a tak má kompletně jinou strukturu. Jsou to ploché desky tvořené spojenými atomy uhlíku v šestistěnech jako včelí plástev a mezi sebou jsou tyto vrstvy drženy pouze slabými dipólovými Van der Waalsovými silami. To je taky důvot, proč se dá tak jednoduše psát tuhou, jak určitě každý ví. :-D Když se teď zaměřím na strukturu tady té jedné vrstvy, tak ta je tedy tvořena atomy uhlíku, které jsou vázány nyní už jen na tři sousední kovalentními vazbami a pak tu jsou ty zbytky bez hybridizace, atd a prostě ty elektrony, které jsou v pí vazbách...no, nechce se mi to moc vysvětlovat, ale důležité je, že tady ta výsledná struktura, pokud překonáme již zmíněné Van der Waalsovy síly a oddělíme ji, tzn. zbyde nám pouze jedna jediná vrstva o atomové tloušťce, tak je vodivá a to jakože extrémně rychle, protože umožnujě pohyb tzv. bezhmotnostních Diracovských Fermionů, nebo jak to přeložit. V každé látce je určité omezení, jak rychle se v ní nosiče náboje můžou pohybovat a ve struktuře Grafenu, jak se říká tady té jedné vrstvě oddělené z Grafitu, to jsou hodnoty skutečně velmi vysoké, myslím že nejvyžší dosud známé. Pokud bychom pak takovou látku použili v elektronice, mohli by jsme mít zařízení pracující rychlostí THz a ne rychlostí současných GHz a nebo by jsme mohli užít takové na grafenu založené zařízení jako zdroj elektromagnetického záření a pak by jsme měli k dispozici nové skenovací prostředky a měřící a detekční metody. Abych se ale vrátil k DLC filmům. Ty jsou kombinací sp3 a sp2 hybridizovaného uhlíku plus vodíku, který se tam přímíchá při procesu ze zdrojového plynu při CVD depozici, což bývá metan, nebo acetylén. Taková struktura se pak dá ladit mezi vlastnostmi diamantu a grafitu, či grafenu pomocí změny parametrů depozice a výsledný v podstatě amorfní uhlík s příměsí vodíku může mít vlastnosti v širokém rozmezí mezi diamantem a grafenem.
Když se teď teda dostanu k tomu jádru pudla, nebo věci, nebo jak je to rčení, tak s pomocí tady toho CVD vytvořeného DLC a pomocí grafenu mám za úkol vytvořit THz laser. Strukturu mi navrhli a já se teď teda pokouším ji vytvořit. Celá depozice začíná na křemíkové monokrystalické destičce (waferu), na kterém bych měl vytvořit tlustou vrstvu DLC sloužící jako podklad pro grafen a zároveň vlnovod pro THz laser, pak na to teda nějakým způsobem CVD vytvořit, nebo přenést grafén a nakonec na to tenčí vrstvu DLC jako dielektrikum, na které se připevní kontakty vrchních (Gate) elektrod. Taky je třeba vytvořit Source a Drain elektrodu na grafenu a specifikovat všecky rozměry, aby zařízení mohlo fungovat a vyzařovat elmag. záření bokem z DLC.
Na křemíkové destičce to je proto, že je tu docela levná a taky slouží jako zdroj elektronů pro podporu vzniku plasmy, s jejíž pomocí se celý proces CVD vylepšuje a vůbec provadí. Metoda je patentovaná tady na Tohoku University myslím a nevím jak moc se tu o ní můžu rozepisovat. V podstatě ale na křemíkovou destičku svítí UV záření, které fotoefektem vyráží elektrony z její struktury a ty pak urychlovány rozdílem potenciálů (napětím chcete li...nebo urychlovány silou působícího elektrického pole mezi elektrodami...vyberte si :-P ) mezi spodní a horní elektrodou vrážejí do Argonu v komoře a ionizují ho za vzniku plasmy. Tahle plasma sestává z Argonu a rovněž ionizovaných částic metanu, který sloučí jako zdrojový plyn pro depozici DLC na spodní elektrodě, kam kladně ionizované částice (Ar+, C+, CH+, H+, atd...) putují. Doufám, že jsem neprozradil něco, co jsem neměl, ale vzhledem k tomu, že je to tady popsáno opravdu strašlivě špatným a zjednodužšeným způsobem, tak by to snad nemělo nijak vadit. Pokud chcete, abych se o nějakém tom problému, materiálu, využití, atd. víc rozepsal, tak dejte vědět a nebo si taky můžete počkat a přečíst si mou závěrečnou zprávu z japonska, nebo pak nastávající diplomku. Ta však bude v angličtině, takže to rozhodně nebude pro všechny. Nebo si spolu můžem někde sednout a já vám o tom poreferuju.
Jo a taky minulý týden natáčeli video o našem institutu tady, tak tu pak nahodím odkaz, až to bude hotové...bude to víc profesionální, víc záživné a hlavně kratší :-D.
Teď ještě na závěr, aby to nebylo tak strohé přikládám odkaz na nějaké ty moje videa, takže uvidíte, jak to nemá vypadat a na závěr dvě fotky toho, jak to vypadat má. Tedy proces depozice samozřejmě. :-D Co je špatně se mi nechce moc rozepisovat, ale samozřejmě by tam neměly být blesky, neměla by depozice probíhat pouze na jednom místě, neměla by být nestabilní a nemělo by se stát, že vzorek samotný jiskří. :-D
PS: Pozor na zvuk, je tam dost hluku v pozadí.
Depozice DLC filmů a jak to nemá vypadat
Jméno: blog
Heslo: jezek
A pro ty, kdo to tedy vydrželi až do konce slibuji, že příště to zese bude něco příjemnějšího, jako ty zprávy z výletů, které jsem slíbil na začátku.Ono popisovat ten proces jen tak je docela složité a popisovat ho srozumitelně a jednodužše zabere moc času k přemýšlení, alespoň pro teď. :-D Doufám tedy, že jste si udělali alespoň hrubou představu o tom, co tu vlastně dělám a to bys snad taky myslím účel tohohle příspěvku.
Mějte se fajn a zase příště,
Ježek, Krtek, Radek, Konkáv, atd.