velikost textu

Nelineární optické vlastnosti křemíkových nanostruktur

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Nelineární optické vlastnosti křemíkových nanostruktur
Název v angličtině:
Nonlinear optical properties of silicon nanostructures
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Karel Žídek, Ph.D.
Školitel:
doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D.
Oponenti:
prof. Ing. Zdeněk Bryknar, CSc.
Dr. Ing. Karla Kuldová
Konzultanti:
prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.
prof. RNDr. Ivan Pelant, CSc.
Id práce:
44087
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Kvantová optika a optoelektronika (4F6)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
17. 12. 2010
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
nanokrystaly, křemík, ultrarychlá luminiscence, optický zisk
Klíčová slova v angličtině:
nanocrystals, silicon, ultrafast luminescence, optical gain
Abstrakt:
Abstrakt Název práce: Nelineární optické vlastnosti křemíkových nanostruktur Autor: Karel Žídek Katedra (ústav): Katedra chemické fyziky a optiky Vedoucí disertační práce: Doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D. E-mail vedoucího: trojanek@karlov.mff.cuni.cz Abstrakt: Disertační práce se zabývá nelineárními optickými jevy a ultrarychlým vývojem luminis- cence křemíkových nanokrystalů. Pomocí metody optického hradlování signálu (časové rozlišení až 250 fs) porovnáváme ultrarychlý vývoj luminiscence křemíkových nanokrystalů s různými ve- likostmi (v řádu jednotek nanometrů) a také s rozdílnými formami pasivace. Pro nanokrystaly, kde po excitaci dominuje vliv zachytávání nosičů do povrchových stavů nanokrystalu, navrhujeme teoretický popis závislosti rychlosti těchto procesů na vlastnostech nanokrystalů. Dále v práci podrobně zkoumáme působení Augerovy rekombinace, která se projevuje jak v časově rozlišené, tak i v časově integrované emisi vzorků. Experimentální data velmi dobře popisuje námi navržený model na bázi kinetických rovnic. Závěr práce se zaměřuje na zkoumání ultrarychle dohasínající stimulované emise. U stávajících metod měření optického zisku (VSL a SES) navrhujeme jejich rozšíření pro detekci ultrarychlého optického zisku. Experimentální data získaná realizací tohoto rozšíření porovnáváme s vytvořeným numerickým modelem. Z výsledků, které odpovídají teo- retickým předpokladům, usuzujeme na přítomnost ultrarychlé stimulované emise v křemíkových nanokrystalech doznívající na sub-pikosekundové časové škále. Práce podává komplexní pohled na ultrarychlé děje v křemíkových nanokrystalech a jejich vliv na účinnou luminiscenci a stimulo- vanou emisi těchto nanokrystalů. Klíčová slova: nanokrystaly, křemík, ultrarychlá luminiscence, optický zisk Title: Nonlinear optical properties of silicon nanostructures Author: Karel Žídek Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: Doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D. Supervisor’s e-mail address: trojanek@karlov.mff.cuni.cz Abstract: This PhD thesis focuses on nonlinear optical phenomena and ultrafast luminescence dynamics in silicon nanocrystals. By using an optical gating method (time resolution up to 250 fs) we compare an ultrafast luminescence decay in silicon nanocrystals having various sizes (in the order of nanometers) and various surface capping. We propose a theoretical description of how ultrafast processes rates depend on nanocrystal properties for the nanocrystals in which after an excitation a fast carrier trapping at nanocrystal surface states prevails. Furthermore, we investigate in detail effects of Auger recombination, which acts both on the time-resolved and on the time-integrated sample emission. Experimental data are well described by a proposed model based on rate equations. The final part of the thesis is devoted to the study of a rapidly decaying stimulated emission in the silicon nanocrystals. We propose an extension of currently used optical gain measurement methods (VSL, SES) aimed at detecting an ultrafast optical gain. Experimental data acquired by the proposed experimental setups are compared with numerical simulations. According to the results, which correspond very well to the theory, we assume that an ultrafast- decaying stimulated emission with sub-picosecond lifetime is present in silicon nanocrystals. In summary, the thesis reports in detail on the ultrafast electronic processes in silicon nanocrystals and on how they manifest themselves in spontaneous as well as stimulated optical emission. Keywords: nanocrystals, silicon, ultrafast luminescence, optical gain
Abstract v angličtině:
Abstrakt Název práce: Nelineární optické vlastnosti křemíkových nanostruktur Autor: Karel Žídek Katedra (ústav): Katedra chemické fyziky a optiky Vedoucí disertační práce: Doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D. E-mail vedoucího: trojanek@karlov.mff.cuni.cz Abstrakt: Disertační práce se zabývá nelineárními optickými jevy a ultrarychlým vývojem luminis- cence křemíkových nanokrystalů. Pomocí metody optického hradlování signálu (časové rozlišení až 250 fs) porovnáváme ultrarychlý vývoj luminiscence křemíkových nanokrystalů s různými ve- likostmi (v řádu jednotek nanometrů) a také s rozdílnými formami pasivace. Pro nanokrystaly, kde po excitaci dominuje vliv zachytávání nosičů do povrchových stavů nanokrystalu, navrhujeme teoretický popis závislosti rychlosti těchto procesů na vlastnostech nanokrystalů. Dále v práci podrobně zkoumáme působení Augerovy rekombinace, která se projevuje jak v časově rozlišené, tak i v časově integrované emisi vzorků. Experimentální data velmi dobře popisuje námi navržený model na bázi kinetických rovnic. Závěr práce se zaměřuje na zkoumání ultrarychle dohasínající stimulované emise. U stávajících metod měření optického zisku (VSL a SES) navrhujeme jejich rozšíření pro detekci ultrarychlého optického zisku. Experimentální data získaná realizací tohoto rozšíření porovnáváme s vytvořeným numerickým modelem. Z výsledků, které odpovídají teo- retickým předpokladům, usuzujeme na přítomnost ultrarychlé stimulované emise v křemíkových nanokrystalech doznívající na sub-pikosekundové časové škále. Práce podává komplexní pohled na ultrarychlé děje v křemíkových nanokrystalech a jejich vliv na účinnou luminiscenci a stimulo- vanou emisi těchto nanokrystalů. Klíčová slova: nanokrystaly, křemík, ultrarychlá luminiscence, optický zisk Title: Nonlinear optical properties of silicon nanostructures Author: Karel Žídek Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: Doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D. Supervisor’s e-mail address: trojanek@karlov.mff.cuni.cz Abstract: This PhD thesis focuses on nonlinear optical phenomena and ultrafast luminescence dynamics in silicon nanocrystals. By using an optical gating method (time resolution up to 250 fs) we compare an ultrafast luminescence decay in silicon nanocrystals having various sizes (in the order of nanometers) and various surface capping. We propose a theoretical description of how ultrafast processes rates depend on nanocrystal properties for the nanocrystals in which after an excitation a fast carrier trapping at nanocrystal surface states prevails. Furthermore, we investigate in detail effects of Auger recombination, which acts both on the time-resolved and on the time-integrated sample emission. Experimental data are well described by a proposed model based on rate equations. The final part of the thesis is devoted to the study of a rapidly decaying stimulated emission in the silicon nanocrystals. We propose an extension of currently used optical gain measurement methods (VSL, SES) aimed at detecting an ultrafast optical gain. Experimental data acquired by the proposed experimental setups are compared with numerical simulations. According to the results, which correspond very well to the theory, we assume that an ultrafast- decaying stimulated emission with sub-picosecond lifetime is present in silicon nanocrystals. In summary, the thesis reports in detail on the ultrafast electronic processes in silicon nanocrystals and on how they manifest themselves in spontaneous as well as stimulated optical emission. Keywords: nanocrystals, silicon, ultrafast luminescence, optical gain
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Karel Žídek, Ph.D. 31.52 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Karel Žídek, Ph.D. 27 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Karel Žídek, Ph.D. 27 kB
Stáhnout Posudek vedoucího doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D. 25 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Zdeněk Bryknar, CSc. 45 kB
Stáhnout Posudek oponenta Dr. Ing. Karla Kuldová 33 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby RNDr. Vojtěch Kapsa, CSc. 110 kB