Použití terahertzového skenovacího mikroskopu pro studium ultrarychlé fotovodivosti polovodičových nanostruktur

• Název práce v češtině: Použití terahertzového skenovacího mikroskopu pro studium ultrarychlé fotovodivosti polovodičových nanostruktur
• Název v anglickém jazyce: Utilisation of terahertz scanning microscope for investigation of ultrafast photoconductivity of semiconductor nanocrystals
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: bakalářská práce
• Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D.
• Řešitel: Jan Toman - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 20.10.2023
• Datum zadání: 06.11.2023
• Datum potvrzení stud. oddělením: 06.11.2023
• Oponenti: Mgr. Peter Kubaščík
• Konzultanti: doc. RNDr. Petr Kužel, Ph.D.

Zásady pro vypracování

V současné době dochází k rychlému rozvoji spektrálního oboru elektromagnetických vln, který se označuje jako terahertzové (THz) záření. Mnoho opticky neprůhledných materiálů má oblast propustnosti v THz oboru a proto THz zobrazování začíná nacházet uplatnění v medicíně či v průmyslu. Jeho nevýhodou je však dlouhá vlnová délka záření (sub-milimetrová oblast) a tedy malé rozlišení zobrazení, které je omezené difrakcí. Tuto překážku lze obejít pomocí tzv. zobrazování v blízkém poli, kdy se povrch vzorku osvícený THz pulzy skenuje pomocí kovového hrotu o průměru desítek nanometrů. Takové zařízení se nazývá THz-SNOM (Scanning Near-field Optical Microscope) a umožňuje měřit prostorové rozložení vodivosti či permitivity s rozlišením lepším než tisícina vlnové délky záření. Lze též studovat i dynamiku (fotovodivost) opticky generovaných elektronů v jediné polovodičové nanostruktuře s pikosekundovým časovým rozlišením.
Cílem bakalářské práce bude porovnat charakter a dynamiku THz odezvy na povrchu monokrystalu, tenké vrstvy a různě velkých nanostruktur GaAs. Práce tak přispěje ke kvantitativnímu pochopení signálů měřených touto unikátní metodou. Řešení bakalářské práce bude probíhat na Fyzikálním ústavu Akademie věd, v.v.i. v rámci aktivit společné Laboratoře OptoSpintroniky Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy a Fyzikálního ústavu Akademie věd, v.v.i.

Seznam odborné literatury

[1] F. Keilmann, Near-field microscopy by elastic light scattering from a tip, Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 362, 787 (2004).
[2] M. Eisele et al., Ultrafast multi-terahertz nona-spectroscopy with sub-cycle temporal resolution, Nat. Photon. 8, 841 (2014).
[3] V. Pushkarev et al., Charge Transport in Single-Crystalline GaAs Nanobars: Impact of Band Bending Revealed by Terahertz Spectroscopy, Adv. Funct. Mater. 32, 2107403 (2022).