Pracownie

1

Oddziaływania ekscyton-fonon w cienkich warstwach monochalkogenków metali:

Kluczową rolę dla właściwości półprzewodników odgrywają elementarne wzbudzenia elektronowe i wibracyjne. Ich wzajemne oddziaływanie prowadzi do wielu interesujących efektów, np. pojawienia się dodatkowych bocznych pasm w widmach absorpcji i emisji optycznej ekscytonów. W szczególności, emisja optycznych fononów jest głównym mechanizmem relaksacji gorących nośników, wyjątkowo istotnym dla działania półprzewodnikowych laserów. Celem ćwiczenia jest pomiar widm fotoluminescencji oraz rozpraszania Ramana na cienkich warstwach monochalkogenków metali, tj. InSe, GaSe oraz GaS, zamkniętych między warstwami heksagonalnego azotku boru wytworzonych na Uniwersytecie w Manchesterze w szerokim zakresie temperatur (5 K – 300 K) z wykorzystaniem do pobudzania laserów o różnej długości fali (515 nm, 633 nm oraz 785 nm). Proponowane badania mają na celu zbadanie wpływu grubości materiału oraz temperatury na oddziaływania ekscyton-fonon w tych materiałach.

2

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.

3

Rozpraszanie Ramana anizotropowych materiałów dwuwymiarowych:

Anizotropowe dwuwymiarowe (2D) materiały warstwowe van der Waalsa (vdW) oferują dodatkowe możliwości strojenia własności fizycznych w porównaniu do ich izotropowych odpowiedników. Typowymi przedstawicielami takich materiałów są selenek i siarczek renu. Ich wyjątkowo silne oddziaływania między warstwowe oraz prosta przerwa energetyczna w szerszym zakresie grubości czynią te materiały interesującymi tematami badawczymi. W czasie pracowni student przygotuje cienkie warstwy ReS2 i ReSe2 metodami eksfoliacji mechanicznej, które następnie zostaną scharakteryzowane przy pomocy technik optycznych (mikroskopia sił atomowych) i spektroskopowych (spektroskopia Ramana i fotoluminescencja) z uwzględnieniem pomiarów polaryzacyjnych. Dodatkowo przeprowadzone zostaną badania efektów rezonansowych w tych materiałach poprzez odpowiedni dobór energii pobudzania oraz pomiarach w szerokim zakresie temperatur.

4

Wpływ otoczenia na właściwości materiałów dwuwymiarowych:

Atomowo cienkie materiały, takie jak dichalkogenki metali przejściowych (TMD) mają bardzo wysoką czułość na otoczenie. Prowadzi to do zewnętrznej możliwości kontrolowania ich właściwości optycznych. W czasie pracowni zostaną przygotowane pojedyncze warstwy MoSe 2 , które następnie umieszczone zostaną na różnych podłożach (dielektrykach, metalach, itp.). Charakteryzacja próbek będzie wykonywana technikami spektroskopii optycznej (spektroskopia Ramana, spektroskopia fotoluminescencyjną (PL) i pomiar odbicia (RC)). Celem ćwiczenia będzie sprawdzenie jak zmiana podłoża wpływa na optyczne właściwości badanego materiału.

5

Własności optyczne dwusiarczku molibdenu (MoS2):

Dwusiarczek molibdenu jest materiałem półprzewodnikowym podobnym do grafenu. Posiada heksagonalną strukturę z silnymi wiązaniami kowalencyjnymi wewnątrz warstw S-Mo-S i słabymi wiązaniami van der Waalsa pomiędzy tymi warstwami. Taka budowa tego materiału umożliwia stosunkowo łatwe rozdzielanie warstw poprzez mechaniczną eksfoliację oraz uzyskiwanie pojedynczych warstw, których własności różnią się od własności materiałów objętościowych. Pojedyncza warstwa MoS2 mogłaby skutecznie uzupełniać grafen w zastosowaniach wymagających cienkich i transparentnych półprzewodników, dlatego też badania podstawowych własności pojedynczych warstw MoS2 niosą ogromny potencjał z punktu widzenia własności materiałów półprzewodnikowych. Celem proponowanej pracy jest charakteryzacja optyczna cienkich warstw MoS2 w szerokim zakresie temperatur.

Zapraszamy studentów do realizowania projektów badawczych

Podczas wykonywania badań oczekujemy udziału w bieżących pomiarach: od przygotowania próbek przez pomoc w modyfikacji układu pomiarowego po analizę danych.

1