Příprava grafenu a výzkum jeho fyzikálních vlastností

Abstract

Tato dizertační práce je zaměřena na výrobu grafenových vrstev metodou chemické depozice z plynné fáze (Chemical Vapor Deposition – CVD) a jejich využití při výrobě a charakterizaci vlastností polem řízených tranzistorů. Teoretická část práce se převážně zabývá různými způsoby výroby grafenových vrstev a měřením jejich transportních vlastností. V experimentální části je nejdříve zkoumán růst polykrystalické struktury grafenu a jednotlivých grafenových zrn o velikosti až 300 m. Dále byl proveden růst grafenu na atomárně hladkých měděných substrátech, které byly vyrobeny za účelem zvýšení kvality grafenu. Následně byly z vytvořených vrstev vyrobeny polem řízené tranzistory a měřeny jejich transportní vlastnosti. Poslední dvě kapitoly se zabývají dopováním grafenu galliovými atomy a rentgenovým zářením. Zatímco během depozice galliových atomů na povrch grafenu dochází k jeho dopování vlivem přenosu náboje z gallia, ozáření grafenového polem řízeného tranzistoru rentgenovým svazkem vyvolává v dielektrické vrstvě ionizaci kladně nabitých defektů, které elektrostaticky grafenovou vrstvu dopují.

This doctoral thesis is focused on the preparation of graphene layers by Chemical Vapor Deposition (CVD) and their utilization for fabrication and characterization of field effect transistors. The theoretical part of the thesis deals with different methods of graphene production and measurement of its transport properties. In the first part of the experimental section the growth of polycrystalline graphene and individual graphene crystals with sizes up to 300 m is investigated. Further, graphene layer was also grown on an atomically flat copper foils, which were fabricated in order to achieve the growth of graphene of higher quality. Subsequently, the transport properties of field effect transistors produced from the grown layers were measured. The last two chapters deal with a doping of graphene layer by gallium atoms and X-ray radiation. Whereas the deposition of gallium atoms on the graphene surface causes chemical doping of graphene layer by charge transfer, X-ray irradiation of graphene field effect transistors induces the ionization of positively charged defects in dielectrics, which electrostatically dope a graphene layer.