1. Właściwości optyczne monowarstw stopów dichalkogenów metali przejściowych
W ostatnich latach zaczęto wytwarzać i badać stopy różnych dichalkogenków metali przejściowych np. WS_xS_2-x czy Mo_xW_1-xSe₂, ale ich właściwości optyczne nie zostały jeszcze dokładnie poznane. Główna zaletą stopów dichalkogenków metali przejściowych jest możliwość zmiany zakresu spektralnego, w którym występuje emisja oraz pochłanianie (absorpcja) światła modyfikując względne stosunki pierwiastków występujących w danym stopie (x).
Celem tego ćwiczenia jest zbadane podstawowych właściwości optycznych monowarstw różnych stopów dichalkogenków metali przejściowych zamkniętych w heksagonalnym azotku boru (hBN). Właściwości optyczne tych materiałów są zdeterminowane przez istnienie w quasi-cząstek zwanych ekscytonami. Ekscyton to para elektron-dziura związana na skutek działania siły Coulomba.
W ramach ćwiczenia będą wytwarzane próbki monowarstw stopów dichalkogenków metali przejściowych zamykane w hBN. Tak przygotowane struktury będą charakteryzowane przy użyciu mikroskopu optycznego oraz fotoluminescencji. Następnie będzie badana odpowiedź optyczna przygotowanych struktur wykorzystując eksperymenty absorpcyjne i emisyjne w funkcji temperatury oraz pola magnetycznego przyłożonego w płaszczyźnie próbki i prostopadle do niej. W zewnętrznym polu magnetycznym energia ekscytonów zmienia się, co objawia się przesunięciem pików w zmierzonych widmach. Tak zwane g-czynniki, opisujące efekt Zeemana są wielkościami charakteryzującymi to przesunięcie. Najważniejszym spodziewanym efektem tego ćwiczenia jest identyfikacja kompleksów ekscytonowych występujących w monowarstwach stopów dichalkogenków metali przejściowych, które determinują ich właściwości optyczne.
kontakt -> mgr inż. Katarzyna Olkowska-Pucko (K.Olkowska-Pucko@uw.edu.pl)

2. Elektroluminescencja z heterostruktur materiałów warstwowych
Materiały warstwowe cieszą się dużym zainteresowaniem wśród badaczy. Dzięki słabym oddziaływaniom van der Waalsa między warstwami materiału można dokonywać eksfoliacji kryształów objętościowych i ekstrahować pojedyncze warstwy.
W ćwiczeniu będą badane próbki typu diód tunelowych zbudowane z heterostruktur materiałów warstwowych z rodzin dichalkogenków metali przejściowych, monochalkogenków metali oraz trihalidków chromu do których będą podłączone kontakty elektryczne z wykorzystaniem grafenu. Jako bariera tunelowa w strukturach będzie występował heksagonalny azotek boru (hBN). Próbki są wytwarzane na Narodowym Uniwersytecie w Singapurze w grupie Dr Macieja Koperskiego. Główną metodą badawczą będzie elektroluminescencja.
kontakt -> mgr Natalia Zawadzka (Natalia.Zawadzka@fuw.edu.pl), dr hab. Maciej Molas (Maciej.Molas@fuw.edu.pl)

3. Zjawiska magnetyczne na równinach: Badania atomowo-cienkich warstw magnetycznych
Głównym przedmiotem badań w projekcie są warstwowe materiały magnetyczne, takie jak: CrI₃, CrBr₃, CrCl₃. materiały te cechują dwa podstawowe oddziaływania magnetyczne: ferromagnetyzm oraz antyferromagnetyzm, które wynikają ze wzajemnego ułożenia spinów w warstwach oraz obecnością lub zanikaniem spontanicznego namagnesowania, przy braku zewnętrznego pola magnetycznego. Dzięki swojej budowie krystalicznej – oddziaływania van der Waals'a pomiędzy poszczególnymi warstwami – możliwe jest przygotowanie próbek metodą eksfoliacji mechanicznej, osiągając pojedyncze warstwy materiału, które osadza się na podłożu krzemowym (90 nm SiO₂/Si). Próbki wytwarzane są również przez specjalistów z grupy Dr Macieja Koperskiego z Narodowego Uniwersytetu w Singapurze.
4 ramach ćwiczenia planowane są badania właściwości optoelektronicznych wyżej wymienionych materiałów, poprzez pomiary widm ramanowskich, fotoluminescencji oraz kontrastu odbicia, w funkcji grubości warstw, temperatury oraz zewnętrznego pola magnetycznego.
kontakt -> mgr Łucja Kipczak (Lucja.Kipczak@fuw.edu.pl), dr hab. Maciej Molas (Maciej.Molas@fuw.edu.pl)

5. Kompleksy ekscytonowe w dwuwymiarowych strukturach van der Waalsa
Proponowane badania wpisują się w bujnie rozwijającą się dziedzinę dwuwymiarowych kryształów półprzewodnikowych, która została zapoczątkowana odkryciem grafenu.
W ramach ćwiczenia planowane są badania kompleksów ekscytonowych w różnych typach próbek: (i) wysokiej jakości cienkich strukturach półprzewodnikowych materiałach warstwowych, takich jak dichalkogenki metali przejściowych (np.: MoS₂, WS₂) lub monochalkogenki metali (np.: InSe, Gase,) otrzymywanych przez zamykanie ich w heksagonalnym BN, (ii) sztucznie złożonych heterostrukturach van der Waalsa przynajmniej dwóch różnych materiałów warstwowych. Planuje się wytwarzanie w/w próbek oraz badania z wykorzystaniem różnorodnych technik spektroskopowych, tj. fotoluminescencja, pobudzanie fotoluminescencji, kontrast odbici, wykonywanych w szerokim zakresie temperatur (T= 5 - 300 K) oraz w zewnętrznym polu magnetycznym do 17 T.
kontakt -> dr hab. Maciej Molas (Maciej.Molas@fuw.edu.pl)

6. Spektroskopia optyczna naprężonych warstw dwuwymiarowych
Uzyskanie grafenu zapoczątkowało nowy trend w nauce skupiający się na dwuwymiarowych strukturach dobrze znanych materiałów objętościowych. Jedną z grup materiałów warstwowych stanowią dichalkogenki metali przejściowych (TMD). Różnorodne własności chemiczno - fizycznych wyróżniają te materiały niezwykle szeroką gamą możliwych zastosowań w dziedzinach typu elektronika, optoelektronika, jak i medycyna czy czujniki biologiczne. Materiały są bardzo czułe na czynniki zewnętrzne, np. naprężenia, które wpływa na zmiany sieci krystalicznej badanych płatków jak i ich strukturę pasmową. Badania prowadzone w ramach ćwiczenia opierać się będą na przygotowaniu własnych prółbek TMD poprzez mechaniczną eksfoliację z kryształów objętościowych oraz pomiarach spektroskopii Ramana oraz fotoluminescencji naprężonych warstw.
kontakt -> prof. dr hab. Adam Babiński (Adam. Babinski@fuw.edu.pl)