Povrchy komplexních materiálů a jejich interakce se světlem

• Thesis title in Czech: Povrchy komplexních materiálů a jejich interakce se světlem
• Thesis title in English: Surfaces of complex materials and their interaction with light
• Academic year of topic announcement: 2020/2021
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Supervisor: doc. Mgr. Martin Setvín, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 06.10.2020
• Date of assignment: 06.10.2020
• Confirmed by Study dept. on: 06.10.2020

Guidelines

Nové technologie kladou značné nároky na fyzikální a chemické vlastnosti použitých materiálů, což vede k rychlému rozvoji nových materiálů s komplexním složením. Typickým příkladem jsou perovskity (chemické složení ABO3 [1]), široká třída materiálů, která v současné době přitahuje zančnou pozornost. Perovskity tradičně obsahují alkalický kov (A), přechodový kov (B), a kyslík (O), nicméně existují i výrazně sofistikovanější verze jako hybrid organohalide [2].

Tato disertační práce se zaměří na povrchy slibných materiálů podobného typu, s důrazem na jejich interakci se světlem. Konverze světla na jiné typy energie je základem řady technologií jako solární články, fotochemie [3] nebo optoelektronika. Pozornost se zaměří především na feroelektrické [4] materiály, jejichž vnitřní elektrické pole umožňuje efektivní oddělení elektronů a děr.

Hlavní experimentální technikou bude kombinované STM/AFM [5] s možností Kelvin Probe Force Microscopy. Dále budou používány integrální techniky fyziky povrchů, zejména LEED, XPS a LEIS.

References

[1] R. E. Schaak and T. E. Mallouk, Chem. Mater. 14, 1455 (2002)
[2] A. K. Jena, A. Kulkarni, T. Miyasaka, Chem. Rev. 119, 3036-3103 (2019)
[3] E. Grabowska, Appl. Cat. B: Environmental 186, 97 (2016)
[4] R. E. Cohen, Nature 358, 136 (1992)
[5] F. J. Giessibl, Rev. Sci. Instr. 90, 011101 (2019)

Preliminary scope of work in English

Novel technologies put strict requirements on materials properties, which promotes the development of increasingly complex materials. Perovskites (general chemical formula ABO3 [1]) represent a prototypical example and currently attract wide attention. Perovskites traditionally consist of an alkali metal (A), transition metal (B), and oxygen (O), but more exotic versions are appearing, such as the hybrid organohalide versions [2].

The Thesis will focus on surfaces of promising complex materials, with emphasis on interaction with light. Efficient light harvesting is the base for many important technologies, such as energy applications [3] (solar cells, photochemistry) and optoelectronics. Special attention will be paid to (incipient) ferroelectrics [4], which possess a built-in electric field that promotes electron-hole separation.

The main tool will be combined AFM/STM [5] with the option of Kelvin Probe Force Microscopy. The technique will be supplemented by integral analysis techniques of surface science, such as LEED, XPS, and LEIS.