Studium a využití povrchových plazmonů v terahertzové spektrální oblasti

• Název práce v češtině: Studium a využití povrchových plazmonů v terahertzové spektrální oblasti
• Název v anglickém jazyce: Study and application of surface plasmons in terahertz spectral range
• Akademický rok vypsání: 2014/2015
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Petr Kužel, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 19.11.2014
• Datum zadání: 20.11.2014
• Datum potvrzení stud. oddělením: 10.05.2016
• Datum a čas obhajoby: 15.06.2016 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 12.05.2016
• Datum odevzdání tištěné podoby: 12.05.2016
• Datum proběhlé obhajoby: 15.06.2016
• Oponenti: doc. Dr. Kamil Postava, Dr.

Zásady pro vypracování

Terahertzová (THz) spektrální oblast 0.1–10 THz se nachází na pomezí daleké infračervené a mikrovlnné oblasti. Spektroskopie v tomto oboru se rozvinula poměrně nedávno (během posledních 25 let), ale velmi rychle se stala důležitou metodou studia např. pevných látek. To je dáno faktem, že THz záření velmi silně interaguje s volnými nebo slabě vázanými elektrony (spektroskopie polovodičů a supravodičů) a s nízkofrekvenčními kmity mříže (tzv. spektroskopie měkkého módu ve feroelektrických materiálech). Velmi často se využívá tzv. transmisní THz spektroskopie, která umožňuje měřit komplexní transmisní funkci v THz oboru. THz záření je příčné vlnění, proto výše zmíněné experimenty vedou pouze ke zjištění vlastností materiálu v rovině kolmé ke směru dopadu záření.
V některých případech, zejména u tenkých vrstev, je důležité znát odezvu i ve směru kolmém. Pro tento typ studia by mohlo být vhodné využít tzv. povrchových plazmonů, tedy elektromagnetických vln, které se šíří podél rozhraní mezi dielektrickým materiálem a kovem.
V rámci této práce se student v první fázi seznámí s teoretickým popisem povrchových plazmonů a provede rozbor teoretických vztahů pro šíření plazmonů ve vrstevnatém a dvojlomném prostředí (dvojlomný krystal nebo dvojlomná tenká vrstva na substrátu v kontaktu s kovovým materiálem). Ve druhé fázi budou prováděny numerické elektromagnetické simulace šíření povrchových vln v různých uspořádáních pomocí simulačního softwaru Comsol s cílem uvést do kvantitativní souvislosti vlastnosti vrstvy s charakteristikou šíření plazmonu. V závěrečné fázi bude navrženo a vyzkoušeno experimentální uspořádání umožňující excitaci povrchového plazmonu a určené k měření tenkých vrstev.

Seznam odborné literatury

1. K-E Peiponen, J A Zeitler, M. Kuwata-Gonokami, Terahertz spectroscopy and imaging, kap. 21: Terahertz Plasmonic Structures (Springer 2013)
2. Časopisecká literatura