Elektronická struktura materiálů na bázi grafenu

• Thesis title in Czech: Elektronická struktura materiálů na bázi grafenu
• Thesis title in English: Electronic structure of graphene-based materials
• Key words: umělý grafen, Diracovy kužely, povrchová supermřížka
• English key words: artificial graphene, Dirac cones, lateral superlattice
• Academic year of topic announcement: 2009/2010
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Supervisor: RNDr. Milan Orlita, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 04.10.2009
• Date of assignment: 04.10.2009
• Date and time of defence: 21.09.2011 00:00
• Date of electronic submission: 04.08.2011
• Date of submission of printed version: 04.08.2011
• Date of proceeded defence: 21.09.2011
• Opponents: Mgr. Hynek Němec, Ph.D.

Guidelines

Navrhovaná diplomová práce umožní aktivní zapojení studenta do aktuálního výzkumu nové třídy materiálů postavených na nedávno připraveném grafenu. V obecné rovině půjde o (kombinované teoretické i experimentální) studium elektronické struktury těchto materiálů, konkrétně jejich magneto-transportních a zejména magneto-optických vlastností. Diplomant se bude účastnit výzkumu koordinovaného mezi třemi pracovišti, Fyzikálním ústavem UK (FUUK), Fyzikálním ústavem AVČR (FzU) a Národní laboratoří vysokých magnetických polí v Grenoblu (LNCMI). Přestože konkrétní směr práce bude reagovat na aktuální vývoj oboru, lze předpokládat, že pozornost bude věnována především grafenu připraveném dekompozicí karbidu křemíku (FUUK+LNCMI) a dále tzv. umělému grafenu, jehož příprava by měla být možná na bázi standardních polovodičových heterostruktur s šestičetnou symetrií definovanou elektronovou litografií (FUUK+FzU). Konzultanty diplomové budou dr. Marek Potemski (LNCMI) a dr. Karel Výborny (FzU AVČR).

References

[1] M. Wilson, Physics Today, January, 21 (2006)
[2] A. K. Geim and A. H. MacDonald, Physics Today, August, 35 (2007)
[3] A. K. Geim and K. S. Novoselov, Nature Materials 6, 183 (2007)
[4] A. H. Castro Neto et al., Rev. Mod. Phys. 81,109 (2009)
[5] M. L. Sadowski et al., Phys. Rev. Lett. 97, 266405 (2006)
[6] Z. Jiang et al., Phys. Rev. Lett. 98, 197403 (2007)
[7] M. Gibertini et al., Phys. Rev. B 79, 241406 (2009)
[8] C.-H. Park and S. G. Louie. Nano Lett. 9, 1793 (2009)

Preliminary scope of work

Příprava grafenu v roce 2004, tj. dvojdimenzionální vrstvy uhlíkových atomů organizovaných v mřížce s šestičetnou symetrií, vedla k neočekávané možnosti zkoumat vlastnosti nehmotných relativistických částic, označovaných často za Diracovy fermiony, obvyklými metodami fyziky pevných látek. Vývoj několika posledních let ukázal několik možností přípravy tohoto materiálu jako je kupř. exfoliace grafitu nebo epitaxní růst na povrchu karbidu křemíku, niklu i ruthenia. Jak ukazují nedávné teoretické výpočty a dokonce i první experimenty, lze v budoucnu dokonce očekávat realizaci umělého grafenu připraveného na bázi standardních polovodičových heterostruktur (kvantových jam), kde bude nezbytná šestičetná symetrie indukována pomocí elektronové litografie.

Preliminary scope of work in English

Fabrication of graphene in 2004, i.e., two-dimensional layer of carbon atoms organized in a honeycomb lattice, resulted in unexpected possibility to investigate properties of massless relativistic particles, denoted often as Dirac fermions, by means of standard experimental methods of solid-state physics. Developments in recent years showed several ways of graphene preparation, e.g. exfoliation from bulk graphite or epitaxial growth on the surface of silicon carbide, nickel or ruthenium. As predicted by recent theoretical works (supported by very first experiments), realization of artificial graphene based on standard semiconductor heterostructures (quantum wells), where crucial six-fold symmetry will be induced by the electron beam lithography.