Kvantové tunelování na rozhraní grafenu a kovu

Abstract

This thesis investigates quantum tunneling at the metal-graphene interface. Using nanofabrication methods, we create devices containing a tunneling barrier composed of metal, oxide, and epitaxial graphene, which exhibits a pronounced nonlinear dependence of current on the applied electric voltage. This nonlinearity enables the use of the developed diodes as quadratic detectors of electromagnetic radiation. We systematically optimize fabrication procedures - including the adjustment of the tunneling barrier thickness, the method of its deposition, and wet etching - with the aim of obtaining devices with smooth, strongly nonlinear IV and dIdV characteristics and a high yield of functional junctions. Raman spectroscopy is used to verify the quality of the prepared graphene. Furthermore, we compare the spectra of the graphene itself and the fabricated diodes. The final devices exhibit the required IV and dIdV characteristics and indicate promising potential for applications in the field of electromagnetic radiation detection up to the terahertz range.

V této práci se zabýváme kvantovým tunelováním na rozhraní kovu a grafenu. Pomocí metod nanofabrikace vytváříme součástky obsahující tunelovací bariéru tvořenou kovem, oxidem a epitaxním grafenem, které vykazují výraznou nelineární závislost proudu na přiloženém elektrickém napětí. Tato nelinearita umožňuje využití vyvinutých diod jako kvadratických detektorů elektromagnetického záření. Systematicky optimalizujeme vý- robní postupy - zahrnující úpravu tloušťky tunelovací bariéry, způsob její depozice a mokré leptání - s cílem získat součástky s hladkými, výrazně nelineárními IV a dIdV charakteristikami a vysokým výtěžkem funkčních přechodů. K ověření kvality připrave- ného grafenu využíváme Ramanovu spektroskopii. Dále porovnáváme spektra samotného grafenu a hotových diod. Výsledné součástky vykazují požadované IV a dIdV charakte- ristiky a naznačují slibný potenciál pro aplikace v oblasti detekce elektromagnetického záření až do terahertzového pásma.