Studium defektů v pevných látkách metodou pozitronové anihilace při nízkých teplotách

• Název práce v češtině: Studium defektů v pevných látkách metodou pozitronové anihilace při nízkých teplotách
• Název v anglickém jazyce: Defect studies in solids at low temperatures by means of positron annihilation spectroscopy
• Akademický rok vypsání: 2018/2019
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D.
• Konzultanti: RNDr. Jan Kuriplach, CSc.

Zásady pro vypracování

1. Osvojení si techniky měření doby života pozitronů a analýzy experimentálních dat.
2. In-situ měření teplotní závislosti doby života a záchytové rychlosti pozitronů v defektech teplotním rozmezí 190-400 K ve vybraných materiálech.
3. Analýza naměřených dat, srovnání s teoretickým modelováním a fyzikální interpretace.

Seznam odborné literatury

1. P. Hautojärvi: Positrons in Solids, Topics in Current Physics, Vol. 12, Springer-Verlag,
Berlin 1979.
2. A. Dupasquier, A.P. Mills (eds.): Proceedings of the International School of Physics
"Enrico Fermi", Course CXXV, edited by A. Dupasquier, A.P. Mills, IOS Press, Varena
(1995).
3. W.R. Leo: Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag,
Berlin, Heidelberg (1987).
4. K. G. Lynn, J. R. MacDonald, R. A. Boie, L. C. Feldman, J. D. Gabbe, M. F. Robbins, E.
Bonderup, and J. Golochenko, Phys. Rev. Lett. 38, 241 (1977).

Předběžná náplň práce

Pozitronová anihilační spektroskopie (PAS) je moderní nedestruktivní metoda studia defektů
v pevných látkách na atomární úrovni. Mřížové defekty spojené s volným objemem jako např.
vakance, dislokace atd. představují záchytová centra pro pozitrony. Pomocí měření doby
života pozitronů lze identifikovat typy defektů ve studovaném vzorku a určit jejich
koncentraci. V polovodičích a izolantech mohou být bodové defekty jako např. vakance nabité,
tj. mohou nést kladný nebo záporný elektrický náboj. Tento elektrický náboj defektu vede ke
specifické teplotní závislosti záchytu pozitronu, která se projeví především při nízkých teplotách.
Měřením PAS při různých teplotách lze tedy zjistit nábojový stav defektu.
V navrhované diplomové práci bude pomocí PAS studováno chování vybraných
pevných látek při nízkých teplotách (190-400 K). PAS měření budou prováděna in-situ v kryostatu vyvinutém pro tento účel.
Diplomová práce bude zaměřena na roli identifikaci defektů a určení jejich náboje.
Diplomant se zapojí do širšího programu výzkumu těchto systémů uskutečňovanému na MFF UK ve spolupráci se
zahraničními pracovišti v posledních několika letech. Téma je vhodné pro studenta se zájmem o experimentální práci. Umožní mu bezprostředně se podílet na řešení jedné z atraktivních úloh moderní fyziky pevné fáze, pracovat na špičkových
plně automatizovaných spektrometrech dob života pozitronů vybudovaných na katedře fyziky
nízkých teplot MFF UK a také získat praktické zkušenosti s využíváním soudobé výpočetní
techniky k řízení experimentů v reálném čase a vyhodnocování složitých experimentálních
dat.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Positron annihilation spectroscopy (PAS) is a modern non-destructive method for defect studies in solids on the atomic scale. Open volume lattice defects, e.g. vacancies, dislocations etc., represent trapping sites for positrons. Positron lifetime spectroscopy enables to identify open volume defects in studied specimen and to determine concentrations of these defects.
In semiconductors and isolants, point defects (e.g. vacancies) may exist in a charged state, i.e. to carry positive or negative electric charge. Positron characteristics of charged defects become temperature dependent. PAS measurements at low temperatures, therefore, enable to determine charge of points defects.
Purpose of this diploma thesis is to perform defect studies of selected solids at low temperatures (190-400 K) by means of positron lifetime spectroscopy. PAS studies will be performed in-situ using a cryostat developed for this purpose. Main attention will be focused on defect identification and determination of their charge.
Diploma student will be involved in a broader program of investigations performed at the Faculty of Mathematics and Physics in co-operation with partner institutions from abroad. This diploma thesis is convenient for a student interested in experimental work. It offers a possibility to participate on solution of an attractive problem of solid state physics, to measure on fully automated state-of-art PAS spectrometers with superior parameters, and to obtain experiences with computer controlled experiment and analysis of complex experimental data.