Dynamika nosičů náboje v karbidu křemíku s grafénovými kontakty

• Název práce v češtině: Dynamika nosičů náboje v karbidu křemíku s grafénovými kontakty
• Název v anglickém jazyce: Charge carrier dynamics in silicon carbide equipped with graphene contacts
• Klíčová slova: dynamika nosičů náboje|karbid křemíku|epitaxní grafén|fotoproud|fotovodivost
• Klíčová slova anglicky: charge carrier dynamics|silicon carbide|epitaxial graphene|photocurrent|photoconductivity
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: diplomová práce
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Jan Kunc, Ph.D.

Zásady pro vypracování

- seznámit se s metodami měření dynamiky nosičů náboje na různých časových škálách
- změřit dynamiku fotoproudu na vzorcích karbidu křemíku s grafénovými kontakty
- srovnat měření dynamiky fotoproudu s referenčním vzorkem karbidu křemíku bez grafénových kontaktů
- pomocí mapování určit hlavní příspěvky k celkovému fotoproudu

Seznam odborné literatury

[1] J. C. Inkson, Deep impurities in semiconductors: I. Evanescent states and complex band structure, J. Phys. C: Solid State Phys. 13, 369-381 (1980)
[2] J. C. Inkson, Deep impurities in semiconductors: II. The optical cross section, J. Phys. C: Solid State Phys. 14, 1093-1101 (1981)
[3] Q. Ma et al., Photocurrent as a multiphysics diagnostic of quantum materials, Nature Reviews Physics 5, 170-184 (2023)
[4] V. Vozda, Interaction of short-wavelength laser pulses with matter at different time scales, PhD thesis, Charles University (2020)
[5] T. Kimoto et al., Carrier lifetime and breakdown phenomena in SiC power device material, J. Phys. D: Appl. Phys. 51, 363001 (2018)
[6] A. Yang et al., Time-resolved photoluminescence spectral analysis of phonon-assisted DAP and e-A recombination in N+B-doped n-type 4H-SiC epilayers, J. Phys. D: Appl. Phys. 52, 10LT01 (2019)
[7] J. Beyer et al., Minority carrier lifetime measurements on 4H-SiC epiwafers by time-resolved photoluminescence and microwave detected photoconductivity, Mat. Sci. Forum 963, 313-317 (2019)

Předběžná náplň práce

Karbid křemíku (SiC) je polovodič s širokým zakázaným pásem vhodný pro aplikace ve výkonové elektronice jako jsou invertory pro solární panely či elektronika pro elektromobilitu. Chemická a radiační odolnost předurčuje tento materiál pro aplikace v náročných prostředích, kde standartní křemíková technologie již neposkytuje dostatečnou životnost. Vedle odolnosti je rychlost spínání či detekce záření další parametr důležitý pro úspěšné uplatnění elektronických a optoelektronických polovodičových zařízení. V této práci se bude student zabývat časovou odezvou fotoexcitových nosičů náboje v karbidu křemíku. Detekční vlastnosti SiC budou dále modifikovány pomocí epitaxního grafénu, který má potenciál zvýšit optickou responsivitu detektorů SiC pracujících v UV oblasti. Student se seznámí s metodami měření dynamiky nosičů náboje v polovodičích. Práce se bude zabývat zejména pomalými dynamikami na časových škálách delších než mikrosekundy.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Silicon carbide (SiC) is a wide-bandgap semiconductor suitable for high-power applications in electronics, such as inverters for solar panels or electronics for electromobility. Chemical and radiation resistance predetermines this material for rush environment applications, where the standard silicon technology does not provide sufficient device lifetime and reliability. Besides reliability, switching and detection speed are other parameters necessary to successfully build electronic and optoelectronic semiconductor devices for competitive applications. The student will study the time response of photo-generated charge carriers in silicon carbide. The detection efficiency will be further modified by epitaxial graphene, which can enhance the optical responsivity of SiC detectors in the UV spectral range. The student will learn methods to measure charge carrier dynamics in semiconductors. The work's focus will be on the time scales longer than microseconds.