Growth of single crystals in material research
| Název práce v češtině: | Metody růstu monokrystalů v materiálovém výzkumu |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Growth of single crystals in material research |
| Klíčová slova: | monokrystal |
| Klíčová slova anglicky: | single crystal |
| Akademický rok vypsání: | 2019/2020 |
| Typ práce: | bakalářská práce |
| Jazyk práce: | angličtina |
| Ústav: | Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL) |
| Vedoucí / školitel: | doc. RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 22.05.2019 |
| Datum zadání: | 23.05.2019 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 11.10.2019 |
| Datum a čas obhajoby: | 07.07.2020 08:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 03.06.2020 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 03.06.2020 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 07.07.2020 |
| Oponenti: | RNDr. Michal Vališka, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1) studium literatury, seznámení se s metodami růstu krystalů
2) výběr vhodné metody a optimalizace růstu monokrystalů vybraných skupin materiálů 5) analýza kvality připravených monokrystalů, jejich orientace 5) rozbor vybraných fyzikálních vlastností (morfologie, symetrie, magnetické a vodivostní vlastnosti) připravených monokrystalů na úrovni znalostí studenta Bc. programu. |
| Seznam odborné literatury |
| 1. Struktura a vlastnosti krystalů, Ivo Kraus. Academia 1993
2. Základní procesy růstu monokrystalů pro optoelektroniku, Jan Novotný, Academia 2003 3. Springer Handbook of Crystal Growth, Govindhan Dhanaraj, Kullaiah Byrappa, Vishwanath Prasad, Michael Dudley, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010 4. Časopisy a žurnály dostupné přes univerzitní knihovnu |
| Předběžná náplň práce |
| Pevné látky se mohou vyskytovat v přírodě jako monokrystaly. Monokrystaly materiálů mohou být připravovány různými metodami i v laboratořích nebo průmyslu. Studium pevných látek ve formě monokrystalů je klíčová podmínka kvůli anizotropii fyzikálních vlastností a současně proces růstu monokrystalu obvykle vede k zásadnímu zlepšení pozorovaných vlastností díky vysoké čistotě a uspořádanosti struktury. Přírodní minerály obvykle nejsou vhodné pro technologické účely pro vysoký obsah nečistot a defektů v jejich mříži.
Krystaly pro aplikační nebo vědecké účely jsou připravovány z nejlepších dostupných vstupních surovin a striktně definovaných podmínek vnějšího prostředí nejrůznějšími metodami. Volba metody je klíčová podmínka úspěšného procesu, ale často není zcela přímočará. Je nutné zvážit reaktivitu materiálu, sublimační schopnosti, teplotu tání, rozpustnost, hustotu, povrchové napětí apod. Bakalářská práce je zaměřena na růst krystalů cérových a uranových sloučenin s těžkofemionovým chováním a topologickými vlastnostmi s očekávaným přechodem vodič/izolant. Cíl projektu Cílem Bakalářská práce je optimalizovat růst monokrystalů vybraných sloučenin a seznámit se s přednostmi a omezeními jednotlivých metod. Bude vyzkoušena metoda růstu krystalů z kovových roztoků, Bridgmanova metoda, pomalá Czochralského metoda a metoda zonální tavby v optické peci. Na základě ověřovací studie bude vybrána optimální metoda. Následně budou na nejkvalitnějších monokrystalech ověřeny fyzikální vlastnosti. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Solid materials may appear in nature in the form of single crystals. Single crystals of materials can be prepared also in laboratories by various methods. Research of solid materials in the form of single crystals is essential condition due to anisotropy of physical properties. Simultaneously the single crystal growth process often leads to significant improvement of the physical, purity and structure order. Natural minerals are not suitable for technology because of high content of impurities and lattice defects.
Single crystals for applications or scientific research are prepared from the best available materials at well-defined conditions by various methods. The selection of method is key condition for successful single crystal growth however, often not straightforward. It is necessary to consider many parameters like reactivity of materials, sublimation, melting point, solubility, density, surface tension… Bachelor thesis is primarily focused on growth of single crystals of new materials based on cerium and uranium with expected heavy fermion and topological properties with expected metal/insulator transition The aim of the bachelor thesis is optimization of the single crystal growth process and get to know with advantages and technical limits of various methods. Growth of selected single crystals by Czochralski, Bridgman, floating zone and Flux method will be tested. Physical properties will be tested on the best available single crystals. |