Studium elektrických polí v karbidu křemíku

• Název práce v češtině: Studium elektrických polí v karbidu křemíku
• Název v anglickém jazyce: Study of electric fields in silicone carbide
• Klíčová slova: karbid křemíku|elektrické pole|Pockelsův jev|dvojlom|grafén
• Klíčová slova anglicky: silicone carbide|electric field|Pockels effect|birefringence|graphene
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Václav Dědič, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 30.09.2022
• Datum zadání: 30.09.2022
• Datum potvrzení stud. oddělením: 17.10.2022
• Datum a čas obhajoby: 21.06.2023 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 11.05.2023
• Datum odevzdání tištěné podoby: 11.05.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 21.06.2023
• Oponenti: doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Řešitel

1. navrhne a zrealizuje experiment měření vnitřního elektrického pole v hexagonálním krystalu karbidu křemíku (SiC) s přiloženým napětím pomocí metody zkřížených polarizátorů založené na existenci elektrooptického Pockelsova jevu. Prodiskutuje vliv dvojlomu v SiC na měření a popíše postup vyhodnocení profilů elektrických polí.

2. na vybraném vzorku SiC proměří profily elektrických polí pro různá přiložená napětí do +/- 2000 V

3. změří a interpretuje závislost elektrického pole na intenzitě světla s energií fotonů blízkou zakázanému pásu v SiC

4. pomocí laditelného viditelného a blízkého infračerveného světla ověří citlivost metody měření elektrického pole na optické přechody uvnitř zakázaného pásu v SiC

Seznam odborné literatury

[1] NARASIMHAMURTHY, T. S., Photoelastic and Electro-Optic Properties of Crystals, Springer New York, NY (1981)
[2] Saleh, B. E. A., Teich, M. C., Základy fotoniky. svazek 4. Praha: Matfyzpress, 1996.
[3] RATHORE, Shivi, Dinesh Kumar PATEL, Mukesh Kumar THAKUR, et al. Highly sensitive broadband binary photoresponse in gateless epitaxial graphene on 4H–SiC. Carbon. 2021, 184, 72-81
[4] HEMMINGSSON, C., N. T. SON, O. KORDINA, J. P. BERGMAN, E. JANZÉN, J. L. LINDSTRÖM, S. SAVAGE a N. NORDELL. Deep level defects in electron-irradiated 4H SiC epitaxial layers. Journal of Applied Physics. 1997, 81(9), 6155-6159

Předběžná náplň práce

Epitaxní grafén připravený termální dekompozicí z hexagonálního karbidu křemíku (SiC) je vhodným kandidátem na to stát se levným alternativním materiálem pro fotonické a elektronické aplikace, zejména v drsných prostředích jako jsou například vysoká teplota nebo radiace. V trojské laboratoři Fyzikálního ústavu UK se nově zabýváme možností optické kontroly vodivosti epitaxního grafénu skrze semiizolační SiC, kdy je možné grafén dopovat, tzn. měnit jeho vodivost, pomocí nabíjení substrátu díky optickým přechodům a pastem, které vážou fotogenerovaný náboj. Jako vhodná metoda pro studium nabíjení substrátu je studium rozložení jeho vnitřního elektrického pole, kdy je na semiizolační substrát přiloženo elektrické napětí. Elektrické pole je v principu možné mapovat s využitím elektrooptického (Pockelsova) jevu v SiC, kdy je krystal pod napětím vložen mezi zkřížené polarizátory a chová se jako dynamická fázová destička. Z mapy optické propustnosti takového systému je možné vyhodnotit rozložení elektrického pole. Potíží u této metody může být existence dvojlomu (při nulovém napětí), který je mnohem silnější než Pockelsův jev.