hrvatski

Mikroskopija na mikro i nano-skali i obrada slike

Proučavanje dvodimenzijskih materijala relativno je novo područje za koje se zanimanje naglo povećalo otkrićem grafena 2004. godine. Ubrzo je otkriveno i mnoštvo drugih 2D materijala, kao što su dihalkogenidi prijelaznih metala. Ovakvi materijali imaju svojstva koja su bitno drugačija, a često i zanimljivija od njihovih odgovarajućih trodimenzijskih alotropa. Zahvaljujući tim svojstvima, ti materijali pokazuju dobar potencijal za primjenu u elektronici i srodnim područjima. Da bi se omogućila primjena i značajnija proizvodnja uredaja načinjenih od 2D materijala, potrebno je poboljšati načine za njihovu sintezu i povećati kontrolu defekata i kvalitete materijala prilikom sinteze. U ovom radu, posebno se fokusiramo na dva najčešće proučavana materijala: grafen i MoS2, te prikazujemo njihova bitna svojstva i primjene. Prikazujemo sinteze metodom kemijskog naparavanja iz plinovite faze, koja pokazuje puno potencijala za kvalitetan rast dvodimenzijskih materijala, gdje je grafen rastao na bakrenom supstratu, a MoS2 na supstratu SiO2/Si. Kako bi se bolje modelirao rast, potrebno je razaznati rast uzoraka s defektima i nepravilnim oblicima ; te imati dobre metode za analizu i procjenu kvalitete sintetiziranih uzorka. Optička mikroskopija pokazuje se kao brza i moćna inicijalna metoda za prikupljanje podataka o sintetiziranim uzorcima. Da bismo iz tih podataka izvukli korisne informacije, želimo takoder razviti statističke metode njihove obrade. U ovom radu razvijamo dvije metode, prilagodene iz područja dubinskog i strojnog učenja, za analizu slika dobivenih optičkim mikroskopom. Prva metoda pripada klasi dubokih nenadziranih autoenkodera. Ovom metodom dobivamo informacije o obliku grafenskih monokristalnih zrna direktno iz slika dobivenih optičkim mikroskopom. Druga metoda takoder je duboka neuralna mreža, ali bazirana na UNet arhitekturi. Ova neuralna mreža je uspješno istrenirana da na slici razaznaje i odvaja područja MoS2 od supstrata s visokom točnošću. Pokazali smo kako ovom metodom računalo može pratiti promjenu bitnih parametara u vremenu, kao što su veličina pojedinih zrna te njihov opseg. Svi uzorci korišteni u ovom radu sintetizirani su na Institutu za fiziku u Zagrebu. MoS2 je sniman optičkim mikroskopom prilikom rasta, dok su uzorci grafena snimani nakon završetka sinteze.

2D materijali, mikroskopija, struktura, obrada slike

nije evidentirano