Témata prací (Výběr práce)Témata prací (Výběr práce)(verze: 285)
Detail práce
   Přihlásit přes CAS
Transport náboje v polovodičových nanostrukturách studovaný pomocí časově rozlišené terahertzové spektroskopie v režimu vysokých elektrických polí
Název práce v češtině: Transport náboje v polovodičových nanostrukturách studovaný pomocí časově rozlišené terahertzové spektroskopie v režimu vysokých elektrických polí
Název v anglickém jazyce: Charge transport in semiconductor nanostructures investigated by time-resolved terahertz spectroscopy in the high electric-field regime
Akademický rok vypsání: 2015/2016
Typ práce: disertační práce
Jazyk práce:
Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
Vedoucí / školitel: Mgr. Hynek Němec, Ph.D.
Řešitel:
Zásady pro vypracování
Cílem této práce je implementovat experiment pro generování a detekování THz pulzů v plazmatu ve vzduchu, a prostudovat transport náboje ve vybraných polovodičových nanostrukturách. První rok bude zaměřen na výstavbu experimentálního uspořádání. V další části projektu se budeme věnovat experimentálnímu i teoretickému studiu vybraných materiálů, jako jsou funkční nanostruktury TiO2 nebo křemíku. Toto téma je podporováno Grantovou agenturou České republiky (grant 13-12386S). V závislosti na úspěchu žádosti o ERC grant může být navíc k dispozici vybavení pro dosahování špičkových intenzit v oblasti MV/cm.
Seznam odborné literatury
R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83, 543–586 (2011).
H. Němec, P. Kužel, and V. Sundström, Charge transport in nanostructured materials for solar energy conversion studied by time-resolved terahertz spectroscopy, J. Photochem. Photobiol. A 215, 123–139 (2010).
M. C. Hoffmann and J. A. Fülöp, J. Phys. D 44, 083001–17 (2011).
B. Clough, J. Dai, and X.-C. Zhang, Mater. Today 15, 50–58 (2012).
Předběžná náplň práce
Časově rozlišená terahertzová (THz) spektroskopie je založena na koherentním generování a fázově citlivém detekování širokopásmových sub-pikosekundových THz pulzů elektromagnetického záření. Velmi krátký excitační pulz vychýlí vzorek z rovnováhy, a následující relaxační dynamika je sondována zpožděným THz pulzem. Tato technika umožňuje bezkontaktní měření THz fotovodivostních spekter polovodičových materiálů. Toto spektrum souvisí s transportem náboje na velmi krátkých (nanometrových) délkových škálách. Ze spekter THz fotovodivosti můžeme určit transportní mechanismy uvnitř nanostruktur, vodivostní vazbu mezi nanostrukturami, a morfologii (stupeň perkolace) nanočásticových filmů. Tato informace je důležitá např. pro vývoj technologií pro solární články založené na polovodičových nanočásticích senzibilizovaných barvivem.

Konvenční časově rozlišená THz spektroskopie pokrývá spektrum v oblasti 0.1 – 3 THz. Typické špičkové intenzity elektrického pole nepřesahují několik jednotek kV/cm, takže THz pulzy sondují lineární fotoodezvu polovodičů. Nedávno byla vyvinuta metoda generování THz pulzů v plazmě ve vzduchu, která poskytuje spektrum s podstatně vyššími frekvencemi (>15 THz) a se špičkovou intenzitou elektrického pole dosahující 100 kV/cm. Vyšší frekvence umožňují sondování transportu na kratší vzdálenosti, čímž přispívají k detailnějšímu pochopení transportu náboje v polovodičových nanostrukturách. Záměrem je zjistit, jakým způsobem ovlivňují vysoké itnenzity elektrického pole transport náboje v polovodičových nanostrukturách.
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
Time-resolved terahertz (THz) spectroscopy is based on coherent generation and phase-sensitive detection of broadband sub-picosecond THz pulses of electromagnetic radiation. An ultrashort excitation pulse brings the sample out of equilibrium, and the relaxation dynamics is subsequently probed by a delayed THz pulse. This technique enables non-contact measurement of THz photoconductivity spectra of semiconductor materials. This spectrum reflects charge transport on very short (nanometer) length-scales. From THz photoconductivity spectra, it is possible to gain an insight into transport mechanisms inside the nanostructures, into conductive coupling between nanoobjects and into morphology (percolation pathways) in films of nanoparticles. Such information is important e.g. for the development of solar cell technologies based on dye-sensitized nanoparticles.

Conventional time-resolved THz spectroscopy covers a frequency spectrum in the range 0.1 – 3 THz. Typical peak electric field intensities do not exceed a few kV/cm, i.e., the THz pulses probe linear photoconductive response of semiconductors. Recently, it was shown that generation of THz pulses from air-plasma provides a spectrum containing much higher frequencies (>15 THz) and peak intensities in the 100 kV/cm range. The higher frequencies allow probing of shorter transport distances and consequently give a more detailed picture of charge transport in semiconductor nanostructures. The ultimate goal is to find how an intense electric field affects charge transport in semiconductor nanostructures.
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK