Hledání optimálních tlouštěk vrstev tvořících optický senzor zajišťující maximální odezvu na detektoru při vlnové délce infračerveného laseru. Z matematického hlediska se jedná o hledání extrému komplexní funkce několika reálných proměnných, jimiž jsou tloušťky vrstev. V případě hlubšího zájmu se nabízí srovnání s výsledky spektroskopických experimentů. Pro řešení úkolu lze využít maxwellovskou optiku vrstevnatých struktur charakterizovaných tenzorovou permitivitou a analytická vyjádření spektrálních charakteristik použitých kovů a dielektrik. Práce je zaměřena teoreticky s příp. využitím počítačových simulací.
Seznam odborné literatury
T. Nagatsuna: Meas. Sci. Technol. 13 (2002) 1655-1663.
J. A. Riordan, X.-C. Zhang: Optical and Quantum Electronics 32 (2000) 489-502.
Š. Višňovský et al.: Czech. J. Phys. 50 (2000) 857-882.
A. D. Rakić et al.: Appl. Opt. 37 (1998) 5271-5283.
Předběžná náplň práce
Postupující integrace polovodičových obvodů charakterizovaná zvyšováním hustoty prvků na podložce a zvyšováním frekvence do oblasti desítek gigahertzů činí kritickým vzájemné ovlivňování sousedících prvků. K lokalizaci těchto kritických bodů slouží miniaturní optický senzor. Senzor tvoří feromagnetická vrstva, jejíž magnetizace se mění v závislosti na lokálních vysokofrekvenčních proudech v polovodičové nanostruktuře. Tato změna se snímá magnetoopticky infračerveným laserem. Materiál feromagnetické vrstvy se volí s ohledem na schopnost její magnetizace sledovat rychle se měnící malé proudy v oblasti desítek GHz. Tloušťka feromagnetické vrstvy leží v oblasti desítek nanometrů a volí se s ohledem na optimální fázové vztahy mezi příspěvkem způsobeným průchodem vlny vrstvou a příspěvky obou rozhraní vrstvy s dielektriky. Je umístěna pod dielektrickou nadvrstvou chráněnou vůči okolí zlatým povlakem. Pod touto feromagnetickou vrstvou leží dielektrický rezonátor, jehož horní stěnu tvoří právě feromagnetická vrstva a dolní stěnu opticky nepropustná stříbrná vrstva nanesená na masivní podložce z monokrystalického polovodiče GaAs. Možnost volby tloušťky feromagnetické vrstvy a dielektrických vrstev poskytuje potřebnou flexibilitu při návrhu senzoru.
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
Advanced integration in semiconductor technology accompanied with high device density on chips and with operating frequencies of tens GHz makes the interference between certain adjacent elements critical. The localization of these critical areas can be performed with an optical sensor. The key part of the sensor is a soft ferromagnetic layer, the magnetization of which follows the magnetic fields generated by local currents in the semiconductor nanostructure. The magnetization is sensed magnetotoptically with an infrared laser. The material of the ferromagnetic layer is determined by the requirement that its magnetization can follow small magnetization variations in the microwave range. The thickness of the ferromagnetic layer of the order of tens nm can provide optimum phase relations between the contributions to the optical response produced by the propagation across the layer and those generated at the interfaces. The active ferromagnetic layer is covered by a dielectric layer with a golden protective capping and deposited on a dielectric resonator. The resonator is confined by the ferromagnetic layer on the upper interface and by an optically thick silver layer on the lower interface. The possibility to vary the material and the thickness of the layers forming the sensor provides flexibility in the design.
