Příprava a charakterizace atomárně tenkých vrstev

Abstract

Tato práce se zabývá oblastí dvourozměrných materiálů, jejich přípravou a analýzou. Pravděpodobně nejznámějším zástupcem dvourozměrných materiálů je grafen. Tento 2D allotrop uhlíku, někdy nazývaný „otec 2D materiálů“, v sobě spojuje neobyčejnou kombinaci elektrických, tepelných a mechanických vlastností. Grafen získal mnoho pozornosti a byl také připraven mnoha metodami. Jedna z těchto metod však stále vyniká nad ostatními kvalitou produkovaného grafenu. Mechanická exfoliace je ve srovnání s jinými technikami velmi jednoduchá, takto připravený grafen je však nejkvalitnější. Práce je také zaměřena na optimalizaci procesu tvorby heterostruktur složených z vrstev grafenu a hBN. Dle prezentovaného postupu bylo připraveno několik van der Waalsových heterostruktur, které byly analyzovány Ramanovskou spektroskopií, mikroskopií atomových sil a nízkoenergiovou elektronovou mikroskopií. Měření pohyblivosti nosičů náboje bylo provedeno v GFET uspořádání. Získané hodnoty pohyblivosti prokázaly vynikající transportní vlastnosti exfoliovaného grafenu v porovnání s grafenem připraveným jinými metodami. V práci popsaný proces přípravy je tedy vhodný pro výrobu kvalitních heterostruktur.

This work is focused on the area of two-dimensional materials, their preparation, and analysis. Probably the most known representative of two-dimensional materials is the graphene. This 2D carbon allotrope, sometimes called the "father of 2D materials", offers an intriguing combination of electrical, thermal, and mechanical properties. Graphene received a lot of attention and has been prepared by many approaches. Still, one preparation method stands superior in the meaning of graphene quality. Mechanical exfoliation is very simple in comparison to other techniques that still produces graphene of the highest quality. The thesis is also focused on the optimization of the process producing heterostructures based upon graphene and hBN layers. The established process yielded multiple van der Waals heterostructures, which were analyzed by Raman spectroscopy, atomic force microscopy, and low electron energy microscopy. The charge carrier mobility measurements were also accomplished at the GFET setup. Obtained values of mobility demonstrated excelling transport properties of the exfoliated graphene over the graphene prepared by other methods. Thus proving the described creation process as suitable for the preparation of quality heterostructures.