Terahertzová odezva opticky injektované spinové polarizace v polovodičích

• Název práce v češtině: Terahertzová odezva opticky injektované spinové polarizace v polovodičích
• Název v anglickém jazyce: Terahertz response of optically injected spin polarization in semiconductors
• Klíčová slova: terahertzová spektroskopie|polovodič|spinový Hallův jev|spintronika|optická spinová injekce
• Klíčová slova anglicky: terahertz spectroscopy|semiconductor|spin Hall effect|spintronics|optical spin injection
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: diplomová práce
• Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Lukáš Nádvorník, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 21.03.2024
• Datum zadání: 24.03.2024

Zásady pro vypracování

Terahertzová (THz) spektroskopie v časové doméně představuje nový a účinný nástroj pro bezkontaktní studium nábojového a spinového transportu v pevných látkách na pikosekundových a sub-pikosekundových časových škálách. Díky překryvu této frekvenční oblasti s energiemi základních interakcí v těchto systémech, jako jsou elektronový rozptyl nebo spin-orbitální interakce a odvozené spinově závislé jevy, nachází THz spektroskopické techniky široké využití v moderní ultrarychlé spintronice. Nedávné experimenty na polovodiči GaAs prokázaly, že tuto metodiku lze aplikovat také na opticky generované, spinově polarizované fotonosiče a pozorovat spinový Hallův jev v THz frekvenčním pásmu. Tato měření tak mohou vést k pochopení vnitřní závislosti spintronických transportních jevů na elektronovém rozptylu a otevírají dveře k obdobnému výzkumu na moderních spintronických materiálech.

Cílem této práce je realizace transmisních THz experimentů na fotoexcitovaných polovodičových systémech v připravovaném experimentálním uspořádání. Stavba a optimalizace tohoto nového uspořádání typu pump-probe je součástí řešení práce a jeho funkčnost bude testována na časově rozlišené fotovodivosti v konvenčním polovodiči GaAs, posléze i v konfiguraci se spinovým (polarizačním) rozlišením. V případě dostatečné citlivosti systému je pak cílem získání frekvenční závislosti spinového Hallova jevu v GaAs. V závislosti na časových a technických možnostech lze do řešení práce zařadit také nové perspektivní polovodiče pro spintroniku, např. z rodiny dichalkogenidů přechodových kovů.

Seznam odborné literatury

[1] L. S. Dexheimer, Terahertz Spectroscopy: Principles and Applications (CRC Press, Boca Raton, 2007).
[2] J. Stöhr and H. Ch. Siegmann, Magnetism: From Fundamentals to Nanoscale Dynamics (Springer, Berlin, 2006).
[3] S. Maekawa et al., Spin Current (Oxford University Press, Oxford, 2012).
[4] J. Fabian, A. Matos-Abiague, C. Ertler, P. Stano, and I. Žutić, Semiconductor Spintronics, Acta Physica Slovaca, Reviews and Tutorials 57, (2007).
[5] I. Žutić, J. Fabian, and S. Das Sarma, Spintronics: Fundamentals and Applications, Rev. Mod. Phys. 76, 323 (2004).
[6] T. Fujimoto, T. Kurihara, Y. Murotani, T. Tamaya, N. Kanda, C. Kim, J. Yoshinobu, H. Akiyama, T. Kato, and R. Matsunaga, Phys. Rev. Lett. 132, 016301 (2024).
[7] Další vybraná časopisecká literatura.