Wydział Fizyki UW > Badania > Seminaria i konwersatoria > Seminarium Fizyki Ciała Stałego

Seminarium Fizyki Ciała Stałego

2006/2007 | 2007/2008 | 2008/2009 | 2009/2010 | 2010/2011 | 2011/2012 | 2012/2013 | 2013/2014 | 2014/2015 | 2015/2016 | 2016/2017 | 2017/2018 | 2018/2019 | 2019/2020 | 2020/2021 | 2021/2022 | 2022/2023 | 2023/2024

RSS

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

prof. dr hab. Tomasz Story (Instytut Fizyki PAN)

Profesor Robert R. Gałązka i sześć dekad fizyki półprzewodników w Polsce

Kariera naukowa Profesora Roberta R. Gałązki (1937-2021) była nierozerwalnie związana z pracą w Instytucie Fizyki PAN w Warszawieoraz długotrwałą współpracą z Wydziałem Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.Omówię najważniejsze etapy kariery i kluczowe osiągnięcia naukowe Profesora związane z Jego wkłademw dynamiczny rozwój fizyki półprzewodników wąskoprzerwowych o nieparabolicznej relacji dyspersji elektronów, w odkrycie półprzewodników półmagnetycznych i gigantycznych efektów magnetotransportowych i magnetooptycznych w materiałach II-VI z Mn, a także w zbadanie właściwości magnetycznych tych materiałów i odkrycie w półprzewodnikach półmagnetycznych IV-VI z Mn ferromagnetyzmuindukowanego nośnikami ładunku.Przedstawię ważne działania Profesora w dziedzinie wzrostu kryształów oraz międzynarodowych badań w przestrzeni kosmicznej.Pokażę jak półprzewodniki wąskoprzerwowe ponownie stały się przedmiotem ogólnoświatowego zainteresowania jako materiały topologiczne.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Michał Grzybowski (Eindhoven University of Technology, the Netherlands)

Antiferromagnetic Hysteresis above the Spin Flop Field

Antiferromagnetic spintronics treats the magnetocrystalline anisotropy as the criticalparameter that governs preferable magnetic configurations and is constant for a giventemperature. Here, the study of spin Hall magnetoresistance of the thin film antiferromagneticCoO with adjacent Pt will be presented. It reveals clear spin flop transition in 7 T at 240 K andthe unexpected hysteretic behavior above the spin flop field persisting up to 30 T in the angulardependence of magnetoresistance. This can be interpreted by the magnetic anisotropy thatshould necessarily depend on the external magnetic field strength most likely due to theunquenched orbital momentum. This would explain the unique behavior within thin film CoOantiferromagnetic materials, which may strongly affect the understanding of the physics ofantiferromagnets and their electrical control.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Paweł Dąbrowski (Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Uniwersytet Łódzki)

Grafen wytwarzany na powierzchni germanu oraz jego wykorzystanie w układach hybrydowych. Własności elektronowe oraz skuteczność ochrony powierzchni przed utlenianiem

Przedstawione zostaną wyniki badań właściwości elektronowych grafenu wytworzonego na powierzchni germanu pod kątem jego wykorzystania w charakterze warstwy ochronnej oraz przezroczystej elektrody w układach hybrydowych z materiałami wrażliwymi na proces utleniania. Badania prowadzone były ze szczególnym uwzględnieniem zjawisk występujących w skali nanometrowej dla układów grafen/german, grafen/ dichalkogenki metali przejściowych (TMDC) oraz hybryd grafen/izolator topologiczny.W szczególności pokazany zostanie wpływ oddziaływań międzywarstwowych na modyfikację własności elektronowych grafenu oraz warstwy spodniej wchodzącej w skład hybrydy. Określono także limit ochrony przed utlenianiem w kontekście wykorzystania tego typu struktur do prac o charakterze aplikacyjnym. Dane eksperymentalne zostały poparte obliczeniami wykonanymi w ramach teorii funkcjonału gęstości (DFT), co w zestawieniu z wynikami skaningowej spektroskopii tunelowej (STM/STS) oraz kątowo-rozdzielczej spektroskopii fotoelektronów (ARPES) umożliwiło dokładny opis zjawisk zachodzących na styku warstw.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr inż. Michał Baranowski (Laboratory for Optical Spectroscopy of Nanostructures Department of Experimental Physics Wroclaw University of Technology)

Revealing excitonic properties of 2D perovskites by means of magnetooptical studies

Two-dimensional (2D) metal halide perovskites provide reach playground to study exciton physics in 2D limit.They consist of atomically thin layers composed of low band gap metal-halide slabs, surrounded by high band gap organic ligands.In this seminar, I will highlight how the use of extreme magnetic fields (up to 67T) has been an extremely insightful tool to unravel some of the electronic properties of 2D perovskites.I will focus on the fundamental aspects such as carrier effective mass, exciton fine structure, and exciton-phonon coupling and how this properties can be controlled in this materials system. UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

prof. dr hab. Konrad Banaszek (Centre for Quantum Optical Technologies and the Faculty of Physics, University of Warsaw, Poland)

Why photon counting is great: Applications in imaging and communications

I will discuss several scenarios when very few photocountevents carry plenty of information meant to be retrieved from themeasurement. Examples include: beating the Rayleigh limit by imaging acomposite light source through spatial mode demultiplexing ortwo-photon interference; transmission of classical information in thephoton-starved regime, when the power of the received optical signal isseverely limited but modulation bandwidth can be set high; and finallyreducing the communication complexity of comparing large datasetsusing quantum fingerprinting.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

mgr Adam Krzysztof Budniak (Prof. Efrat Lifshitz group Schulich Faculty of Chemistry, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)

Layered semiconductors – transition metal thiophosphates – synthesis, exfoliation, characterization, and application

Van der Waals materials, also called layered materials are anisotropic compounds where strong, covalent bonds appear only in two directions within the layer, and molecular or atomic thin sheets are linked via relatively weak van der Waals interactions. The seminar will cover few studies of a family of layered semiconductors – transition metal thiophosphates, with general formula MPSx, where M stands for a transition metal, P for phosphorus, S for sulfur, and x is equal to 3 or 4.Large crystals of chromium phosphorus tetrasulfide (CrPS4) [1] and iron phosphorus trisulfide (FePS3) [2] are prepared in a big amount by a vapor transport synthesis or chemical vapor transport. Received materials are structurally analyzed by X-ray diffraction and several electron microscopy techniques. Optical properties are determined using various spectroscopy methods (i.e. photoconduction, temperature-dependent absorption, photoreflectance, and photoacoustic spectroscopy) exposing the semiconducting properties of the materials: CrPS4 – direct bandgap 1.30 eV at room temperature and FePS3 indirect bandgap of 1.40 eV at room temperature. The results obtained for FePS¬3 are further corroborated with DFT calculations. A simple, one-step protocol for mechanical exfoliation directly onto transmission electron microscope grid is developed and multiple layers are characterized by advanced electron microscopy methods, including atomic resolution elemental mapping confirming the structure by directly showing the positions of the columns of different elements' atoms, presented for the first time for vdW compound. [1,2] Materials are also liquid exfoliated, and for CrPS4 in combination with colloidal few-layer graphite, an all-printed photodetector is presented. [1]Moreover, the large-scale project will be briefly described, where mechanically exfoliated crystals of CrPS4, MnPS3, FePS3, CoPS3, and NiPS3, are used for tunable X-ray emission, which is observed for the first time for van der Waals materials. [3]References:[1] A.K. Budniak, N.A. Killilea, S.J. Zelewski, M. Sytnyk, Y. Kauffmann, Y. Amouyal, R. Kudrawiec, W. Heiss, E. Lifshitz*, "Exfoliated CrPS4 with promising photoconductivity", Small, 2020, 16 (1), 1905924[2] A.K. Budniak †, S.J. Zelewski †, M. Birowska, T. Woźniak, T. Bendikov, Y. Kauffmann, Y. Amouyal, R. Kudrawiec, E. Lifshitz, "Spectroscopy and structural investigation of bulk and exfoliated iron phosphorus trisulfide – FePS3", manuscript in preparation[3] M. Shentcis*, A.K. Budniak, X. Shi, R. Dahan, Y. Kurman, M. Kalina, H. Herzig Sheinfux, M. Blei, M. Kamper Svendsen, Y. Amouyal, S. Tongay, K. Sommer Thygesen, F.H.L. Koppens, E. Lifshitz, F. J. García de Abajo, L.J. Wong, I. Kaminer*, "Tunable free-electron X-ray radiation from van der Waals materials", Nature Photonics, 2020, 14 (11), 686-692UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr hab. inż. Leszek Bryja (Politechnika Wrocławska; Wydział Podstawowych Problemów Techniki; Katedra Fizyki Doświadczalnej)

Badania oddziaływań elektron-elektron i elektron-fonon w w strukturach van der Waalsa dichalkogenków metali przejściowych

Badania oddziaływań elektron-elektron i elektron-fonon w hetero strukturach van der Waalsa dichalkogenków metali przejściowychInvestigations of electron-electron and electron-phonon interactions in van der Waals heterostructures of transition metal dichalcogenidesOddziaływania elektron-elektron i elektron-fonon odgrywają kluczową rolę w szerokim zakresie zjawisk w fizyce ciała stałego. Półprzewodnikowe monowarstwowe dichalkogenki metali przejściowych stanowią znakomitą platformę do badania tego rodzaju interakcji wielu ciał. Znajdują się wśród nich różnorodne neutralne i naładowane kompleksy ekscytonowe wewnątrz- i między- dolinowe, które są optycznie aktywne (jasne) lub nieaktywne (ciemne) ze względu na zachowanie spinu lub pędu. Ze względu na grubość atomową właściwości materiału heterostruktur van der Waalsa opartych na monowarstwowych TMD są również silnie zależne od interakcji międzywarstwowych. Na swoim seminarium przedstawię wyniki naszych badań nad tymi oddziaływaniami w heterostrukturach van der Waalsa monowarstw WSe2, WS2, MoSe2, MoS2, ReS2 w eksperymentach fotoluminescencji normalnej i z wzbudzeniami typu "upconversion". Dodatkowo przedstawię badania takich heterostruktur w pomiarach kontrastu odbicia i rozpraszania Ramana.The electron-electron and electron-phonon interactions play a crucial role in a wide range of phenomena in solid state physics. The semiconducting monolayer transitional metal dichalcogenides emerge as an outstanding platform to study these kind of many-body interaction. They host variety of intra- and inter- valley neutral and charged excitonic complexes, which are either optically active (bright) or inactive (dark) due to the conservation of a spin or a momentum. Due to atomic thickness the material properties of van der Waals heterostructures based on monolayer TMD's are also strongly dependent on interlayer interactions. In my seminar I will present results of our studies of these interactions in van der Waals heterostructures of monolayers of WSe2, WS2, MoSe2, MoS2, ReS2 in experiments of normal and upconversion photoluminescence. Additionally I will present studies of these heterostructures in reflectivity contrast and Raman scattering measurements.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Waldemar Gawron (VIGO System S.A.)

Mapa rozwoju produktów optoelektronicznych w VIGO

Podczas tego seminarium dokonam przeglądu wyników badań realizowanych w VIGO System nad rozwojem detektorów podczerwieni pracujących bez chłodzenia kriogenicznego.Przedstawię między innymi wyniki prac nad rozwojem dwubarwnych detektorów podczerwieni oraz detektorów ze związków III-V ze szczególnym naciskiem na supersieci II rodzaju.Przedstawię również plany badawcze i mapę rozwoju produktów w VIGO System.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

prof. María Dolores Martín Fernández (Facultad de Ciencias Universidad Autónoma de Madrid)

Coherence of polariton condensates in 1D microcavities

In this seminar I will review our recent findings on the remote coherence between two polariton condensates that have never coincided in real space, studying their interference in reciprocal space. I will discuss how these interferences can be used to estimate the critical temperature for the BEC-like transition and present our recent findings on the propagation and coupling dynamics of condensates moving along 1D microcavity waveguides (aka "couplers").UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Marta Sobańska (Institute of Physics, Polish Academy of Sciences, Warszawa)

GaN nanowires on non-crystalline substrates. PAMBE growth mechanisms and properties

A specifically attractive benefit offered by the self-assembled formation of GaN nanowires (NWs) in plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE) is the possibility of creating vertically well aligned and single-crystalline NWs even on amorphous layers. Thus the very limited restrictions in terms of the choice of substrate could substantially widen the range of applications based on GaN NWs. However, an in-depth understanding on the self-assembled formation of GaN NWs on non-crystalline layers is still far from being complete.In this talk the mechanisms of spontaneous nucleation and PAMBE growth of GaN NWs on a-AlxOy buffer layers will be presented and compared with analogous processes on nitridated Si substrates (the most common substrate for GaN NWs). As will be shown, by proper choice of growth conditions, GaN NWs with excellent structural and optical properties can be obtained on a-AlxOy buffer layers. In this way, our results pave the way to crystallization of high quality GaN NWs on a large variety of substrates, in principle on any substrate, provided it is compatible with PAMBE technology and its surface is covered by a thin a-AlxOy buffer layer. In the second part of the talk, I will focus on selective area growth (SAG) of GaN NWs on a-AlxOy nucleation layers. In particular, an important role of Ga adatom surface diffusion for homogeneity of NW lengths in SAG will be discussed. Our findings demonstrate that nucleation and growth kinetics in SAG depends on the size of the mask pattern, which makes it very different from growth on the equivalent planar layers. UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy do sali 0.06, ul. Pasteura 5 o godzinie 10:15

dr Grzegorz Mazur (QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology)

Realization of semiconductor – superconductor hybrid nanowire devices with shadow wall lithography

The realization of a topological superconductor in semiconductor nanowires requires advanced techniques to engineer induced superconductivity reproducibly. During the seminar, I will discuss an on-chip fabrication paradigm based on shadow walls that offers substantial advances in device quality and reproducibility. This approach allows for the implementation of novel quantum devices by eliminating many fabrication steps such as lithography and etching. This is critical to preserve the integrity and homogeneity of the fragile hybrid interfaces. The approach simplifies the reproducible fabrication of devices with a hard induced superconducting gap and ballistic normal-/superconductor junctions. Large gate-tunable supercurrents and high-order multiple Andreev reflections manifest the exceptional coherence of the resulting nanowire Josephson junctions. I will also present, how this approach can be utilized to create more complex devices, which allow to probe local density of states at both ends of nanowire. Lastly, I will show how to utilize this approach to prepare nanowire-based devices without a need of any post-fabrication.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

mgr Mateusz Król (Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Photonic analogues of spin textures: half-skyrmions and persistent spin helix in microcavities filled with liquid crystal

Photonic analogues of spin textures: half-skyrmions and persistent spin helix in microcavities filled with liquid crystalNematic liquid crystals are highly birefringent materials in which optical anisotropy direction can be easily controlled by external electric field. When incorporated inside a multimode optical resonator they bring unique possibility to tune the cavity between multiple regimes in which modes of different parities can be put into resonance. Depending on the specific regime spatial polarization textures of light transmitted through such cavity can recreate spin textures known from different branches of solid state physics. For modes of the same symmetry we can directly observe electric field textures consisting of merons, also referred as half-skyrmions, which are quasiparticles observed in thin magnetic films. When modes of opposite parity are close to resonance polarisation texture changes to persistent spin helix resembling behaviour of electrons in quantum wells with equal Rashba and Dresselhaus spin-orbit coupling terms.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Alexander Kazakov (International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland)

Effect of mirror-symmetry breaking on magnetoresistance across the topological transition in PbSnSe

Weak localization (WL) and weak antilocalization (WAL) belong to the family of one-electron interference phenomena. Since their theoretical prediction in 1980 and experimental detection in disordered metals and semiconductors, these effects have become a powerful tool to study phase-coherent transport and spin-orbit interaction. Time- or spin-invariance breaking already was shown to convert WAL to WL, though the influence of spatial symmetries on these effects remained unexplored. In this talk, I will discuss our recent results [1], which illustrate the influence of spatial symmetries on WAL magnetoresistance. Within this work, we had shown both theoretically and experimentally for the SnTe-class of topological crystalline insulators that symmetries of the system rather than topological order are responsible for the quantization of the Berry phase, and that mirror-symmetry breaking can lead to dephasing and, hence, to apparent saturation of the phase coherence length at low temperatures.[1] A. Kazakov et al. arXiv:2002.07622 (2020)UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Zbigniew Galazka (Leibniz-Institut für Kristallzüchtung, Max-Born-Str. 2, 12489 Berlin)

Ultra-wide bandgap oxide semiconductor β-Ga2O3: bulk single crystals, physical properties, and applications

A quest for ultra-wide bandgap materials for UV optoelectronics and power electronics evaluated towards oxide materials called transparent semiconducting oxides (TSOs).One of the TSOs attracting the most scientific and technological attention in the last decade is monoclinic -Ga2O3 (a pseudo-direct bandgap of 4.85 eV, n-type)that can be grown directly from the melt in a large volume, e.g. by the Czochralski method.However, -Ga2O3 is thermally unstable at high temperatures, that in a combination with high melting point of about 1800°C makes the growthof large single crystals of high structural quality really challenging.A wide doping range (four orders of magnitude), relatively high free carrier mobility (around 150 cm2V-1s-1),and wide bandgap make -Ga2O3 a very good candidate for power devices (like SBDs, FETs) in both horizontal and vertical configurations,and for optoelectronic devices (solar and visible blind photodetectors, smoke detectors, etc.).Here, I will discuss particularities of growth of bulk -Ga2O3 single crystals directly from the melt, crystal quality, doping, and basic optical and electrical properties of obtained crystals.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Henryk Turski (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

The ongoing struggle for high dopant concentration in GaN

GaN and its related alloys are wide bandgap semiconductors with abundance of applications in everyday life optoelectronics and emerging field of high frequency high power electronics. Undoubted success of this family of materials was triggered by the achievement of controllable p-type doping. In the present talk I will focus on recent studies that test the limits of both p- and n-type doping in Nitrides and its applicability in nitride tunnel junctions.

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

prof. Michael Giersig (Institute of Experimental Physics at Department of Physics Freie Universität Berlin, Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk)

Nanomaterials for applications in electronics and live sciences

Advances in the controlled growth and characterization of high–quality nanomaterials have been the key enablers in establishing the basis of modern applications of such materials in electronics and live science. The development of a new generation of smart nanosized materials requires the corresponding knowledge. One of the most prominent applications of nanotechnology is the design of matter on an atomic, molecular, and supramolecular scale. The most well-known description of nanotechnology was established by the National Nanotechnology Initiative, which defines nanotechnology as the manipulation of matter with at least one dimension sized from 1 to 100 nanometers. The impact of nanotechnology extends from its medical, ethical, mental, legal and environmental applications, to fields such as engineering, medicine, chemistry, computing and materials-science. During this lecture we will focus on various nanoparticles prepared by physical and wet chemistry methods and their applications depending on their unusual properties such size, morphology, electronic structures and biocompatibility.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

mgr Aleksandra Dąbrowska (Faculty of Physics University of Warsaw)

Two stage epitaxial growth of boron nitride - abstract

Van der Waals heterostructures based on hexagonal boron nitride (h-BN) and other 2D materials may pave the way for future electronic applications. Wafer-scale uniform h-BN substrates are a must in this respect. The seminar will be focused on the properties of boron nitride samples grown by MOVPE at the Faculty of Physics University of Warsaw. Experimental results (SEM, Raman, XRD, PL) for the material obtained in different growth regimes will be discussed. The main subject of the presentation will be a new approach – two stage epitaxial growth. This idea can be regarded as homoepitaxial growth of h-BN on a self-limiting buffer [1]. Our studies show that the buffer layer allows to control the nucleation at the crucial early stages of BN layer growth, suppressing unwanted out-of-plane growth. It can also be used to control the density of point-like defects responsible for unwanted luminescence from the h-BN layer.[1] A. K. Dąbrowska, M. Tokarczyk, G. Kowalski, J. Binder, R. Bożek, J. Borysiuk, R. Stępniewski, A. Wysmołek,Two stage epitaxial growth of wafer-size multilayer h-BN by metal-organic vapor phase epitaxy – a homoepitaxial approach.2021 2D Mater. 8 015017This work has been partially supported by the National Science Centre under grant no. 2019/33/B/ST5/02766UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Jacek Kasprzak (Institut NEEL CNRS, Grenoble Faculty of Physics University of Warsaw _ Programme ZIP www.zip.uw.edu.pl)

Reflectance from single excitons: context and prospects

Abstract: (pdf file)UwagaWykład otwarty/seminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Tomasz Jakubczyk (Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski, Institut Néel, CNRS Grenoble)

Impact of environment on dynamics of exciton complexes in monolayer semiconductors

Scientific curiosity to uncover original optical properties and functionalities of atomically thin semiconductors, stemming from unusual Coulomb interactions in the two-dimensional geometry and multi-valley band structure, drives the research on monolayers of transition metal dichalcogenides (TMDs). We here infer unusual coherent dynamics of exciton complexes in TMDs occurring on subpicosecond time scale. The dynamics is largely affected by the disorder landscape on the submicron scale, thus can be uncovered using four-wave mixing in the frequency domain, which enables microscopic investigations and imagingWe observe that exciton coherence is lost primarily due to interaction with phonons and relaxation processes towards optically dark excitonic states. Notably, when temperature is low and disorder weak excitons large coherence volume results in huge oscillator strength, allowing to reach the regime of radiatively limited dephasing. We also observe long valley coherence. We thus elucidate the crucial role of exciton environment in the TMDs on its dynamics. By comparing various TMDs materials we show that revealed mechanisms are ubiquitous within that family. 1. T. Jakubczyk, Goutham Nayak, Lorenzo Scarpelli, Wei-Lai Liu, Sudipta Dubey, Nedjma Bendiab, Laëtitia Marty, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Francesco Masia, Gilles Nogues, Johann Coraux, Wolfgang Langbein, Julien Renard, Vincent Bouchiat, and Jacek Kasprzak "Coherence and Density Dynamics of Excitons in a Single-Layer MoS2 Reaching the Homogeneous Limit" ACS Nano 2019 13 (3)2. T. Jakubczyk, K. Nogajewski , M. Molas , M. Bartos , W. Langbein , M. Potemski and J. Kasprzak, "Impact of environment on dynamics of exciton complexes in a WS2 monolayer" T. Jakubczyk, K. Nogajewski , M. Molas , M. Bartos , W. Langbein , M. Potemski and J. Kasprzak 2D Mater. 5 (2018) 3. T. Jakubczyk, V. Delmonte, M. Koperski, K. Nogajewski, C. Faugeras, W. Langbein, M. Potemski, and J. Kasprzak, "Radiatively Limited Dephasing and Exciton Dynamics in MoSe2 Monolayers Revealed with Four-Wave Mixing Microscopy," Nano Lett 16 (9) (2016). UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Mateusz Goryca (Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski Los Alamos National Laboratory, USA)

Thermodynamic "valley noise" in monolayer semiconductors

The new class of atomically-thin transition-metal dichalcogenide (TMD) semiconductors such as monolayer MoS2 and WSe2 has focused broad attention on the concept of "valleytronics", founded on the idea of encoding information in an electron's valley degree of freedom. From this perspective a key material parameter defining the information lifetime is the intrinsic timescale of an electron's inter-valley relaxation, and recent optical pump-probe studies have shown long (microsecond) valley relaxation of resident carriers in monolayer TMDs [1,2]. However, a significant drawback of all such pump-probe experiments is that they are by design perturbative: the optical pumping that drives the carrier polarization away from equilibrium also inevitably introduces "dark" excitons, whose presence may mask the intrinsic valley relaxation of resident carriers.During the seminar I will present a completely alternative approach for measuring valley dynamics, based on the idea of passively "listening" to the random spontaneous scattering of carriers between K and K' valleys that occurs even in strict thermal equilibrium. I will demonstrate that the stochastic valley noise is measurable by optical means and, in accord with the fluctuation-dissipation theorem, encodes the true intrinsic timescales of valley relaxation, free from any pumping, excitation, or other perturbative effects [3]. Using this new fluctuation-based methodology very long valley relaxation dynamics is measured for both electrons and holes in a single electrostatically-gated WSe2 monolayers. Noise spectra reveal long intrinsic valley relaxation with a single sub-microsecond time scale. Moreover, they validate both the relaxation times and the wavelength dependence observed in conventional pump-probe measurements, thereby resolving concerns about the role of dark excitons and trions in studies of long-lived valley relaxation. [1] J. Kim et al., Science Adv. 3, e1700518 (2017).[2] P. Dey et al., Phys. Rev. Lett. 119, 137401 (2017). [3] M. Goryca et al., Science Adv. 5, eaau4899 (2019).UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

mgr inż. Rafał Nowaczyński [1,2], mgr inż. Kamil Szlachetko [2] ([1] Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa [2] Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski, ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa)

Plazmoniczne wzmacnianie efektów optycznych w samoorganizujących się kompozytach dielektryczynych i metalo-dielektrycznych

Plasmonic enhancement of optical effects in self-organized dielectric and metal-dielectric composite materials

Opracowane w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie metody (i) bezpośredniego domieszkowania nanocząstkami (ang. Nanoparticle Direct Doping, NPDD) [1] oraz (ii) kierunkowej krystalizacji eutektyków (ang. Directional Solidification of Eutectics, DSE) [2] umożliwiają tworzenie materiałów kompozytowych „bottom up", opartych o matryce szklane i krystaliczne, zawierających w swojej objętości różnego rodzaju nanocząstki (NPs), kropki kwantowe (QDs) oraz jony pierwiastków ziem rzadkich (RE). Współdomieszkowanie szkieł cząstkami o różnego rodzaju składzie, wielkości i kształcie pozwala zaobserwować zjawiska takie jak efekty plazmoniczne (zlokalizowany rezonans plazmonów powierzchniowych, LSPR) [1], wzmocnienie luminescencji ekscytonowej, czy promienisty transfer energii [3]. Wzrost kompozytów eutektycznych opartych o połączenia metal-tlenek, a następnie ich termiczna obróbka umożliwiają otrzymywanie struktur wykazujących wykazujących efekty plazmoniczne [4] oraz wzmacnianie efektów optycznych, m.in. rozpraszania ramanowskiego [5]. Podczas seminarium zaprezentowane zostaną dwa przykłady kompozytów wytworzone metodami NPDD oraz DSE. Pierwszy, niskotopliwe szkło borofosforanowe (NBP) zawierające nanocząstki aktywne optycznie: kropki kwantowe core-shell CdSe/ZnS, CdTe i ZnCdSeS, wykazujące luminescencję w zakresie światła widzialnego, jony erbu i prazeodymu oraz srebrne nanocząstki plazmoniczne, wykazujące zjawisko LSPR przy 405 nm. Zaprezentowany również zostanie samoorganizujący się kompozyt metalo-dielektryczny Bi2O3-Ag zawierający nanocząstki srebra, wykazujący zjawisko LSPR przy długości fali światła 600 nm. Plazmoniczne właściwości eutektyki Bi2O3-Ag wykorzystano do wzbudzenia zjawiska powierzchniowo wzmocnionego rozpraszania ramanowskiego (SERS), co umożliwiło zaobserwowanie dodatkowej odmiany polimorficznej tlenku bizmutu w postaci nanokrystalicznych klastrów w objętości materiału.Praca finansowana ze środków programu TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (TEAM/2016-3/29), współfinansowana przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego oraz przez projekt MAESTRO Narodowego Centrum Nauki (2011/02/A/ST5/00471).[1] M. Gajc, et al., NanoParticle Direct Doping: Novel method for manufacturing three-dimensional bulk plasmonic nanocomposites, Adv. Funct. Mat. (2013) 23, 3443.[2] D. A. Pawlak, et al. How far are we from making metamaterials by self-organization? The microstructure of highly anisotropic particles with an SRR-like geometry, Adv. Funct. Mat. (2010) 20, 1116.[3] R. Nowaczynski, et al., Manufacturing of Volumetric Glass–Based Composites with Single‐ and Double‐QD Doping, Part. Part. Syst. Charact. (2018) 36, 1800124.[4] K. Sadecka, et. al., When Eutectics Meet Plasmonics: Nanoplasmonic, Volumetric, Self‐Organized, Silver‐Based Eutectic, Adv. Funct. Mat. (2015) 3(3), 381.[5] K. Szlachetko, et. al., Selective surface-enhanced Raman scattering in a bulk nanoplasmonic Bi2O3-Ag eutectic composite, Nanophotonics (2020), 9(14), 4307.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

The methods of (i) Nanoparticle Direct Doping (NPDD) [1] and (ii) Directional Solidification of Eutectics (DSE) [2] developed at the Łukasiewicz Research Network - Institute of Electronic Materials Technology in Warsaw allow for the bottom-up creation of composite materials, based on glass and crystalline matrices, containing various types of nanoparticles, such as metallic nanoparticles, quantum dots and rare-earth ions. Co-doping of glasses with particles of various types, sizes and shapes allows to observe such phenomena as plasmonic effects [1], excitonic luminescence enhancement or radiative energy transfer [3]. The growth of metal-oxide based eutectic composites and their thermal treatment enables to obtain structures exhibiting plasmonic effects [4] and increasing yield of optical effects, e.g. Raman scattering [5]. During the seminar, examples of composites manufactured with the NPDD and DSE methods will be presented, and examples of observed phenomena that occur because of the electromagnetic interaction between nanoparticles in their structure.This work has been financially supported by the TEAM programme of the Foundation for Polish Science (POIR.04.04.00-00-3DBE/16-01), co-financed by the European Union under the European Regional Development Fund. The authors also thank the MAESTRO Project (2011/02/A/ST5/00471) from the National Science Centre. [1] M. Gajc, et al., NanoParticle Direct Doping: Novel method for manufacturing three-dimensional bulk plasmonic nanocomposites, Adv. Funct. Mat. (2013) 23, 3443. [2] D. A. Pawlak, et al. How far are we from making metamaterials by self-organization? The microstructure of highly anisotropic particles with an SRR-like geometry, Adv. Funct. Mat. (2010) 20, 1116. [3] R. Nowaczynski, et al., Manufacturing of Volumetric Glass–Based Composites with Single‐ and Double‐QD Doping, Part. Part. Syst. Charact. (2018) 36, 1800124. [4] K. Sadecka, et. al., When Eutectics Meet Plasmonics: Nanoplasmonic, Volumetric, Self‐Organized, Silver‐Based Eutectic, Adv. Funct. Mat. (2015) 3(3), 381. [5] K. Szlachetko, et. al., Selective surface-enhanced Raman scattering in a bulk nanoplasmonic Bi2O3-Ag eutectic composite, Nanophotonics (2020), 9(14), 4307.

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Maciej Molas (Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Kompleksy ekscytonowe w monowarstwach dichalkogenków metali przejściowych

Wysokie zainteresowanie półprzewodnikowymi dichalkogenkami metali przejściowych MX2 (M=Mo, W; X=S, Se, Te) związane jest z ich warstwową strukturą pozwalającą wytwarzać dwuwymiarowe monowarstwy posiadające unikalne właściwości np.: energię wiązania ekscytonu rzędu setek meV. Ponadto, ekscytonowy stan podstawowy w monowarstwach może być ciemny (nieaktywny optycznie) oraz jasny (aktywny optycznie), co prowadzi do podziału monowarstw na dwie podgrupy tj. „bright" oraz „darkish". Podczas wykładu zaprezentuję najnowsze badania dotyczące kompleksów ekscytonowych w monowarstwach zamkniętych w heksagonalnym azotku boru (hBN). W szczególności pokaże jakie ekscytony są obserwowane w widmach fotoluminescencji monowarstw WSe2 orazWS2 zamkniętych w hBN mierzonych w niskich temperaturach rzędu ciekłego helu.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

dr Magdalena Grzeszczyk (Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Rozpraszanie Ramana w cienkich warstwach tellurku molibdenu (MoTe2)

Uzyskanie pojedynczej warstwy atomów węgla - grafenu - zapoczątkowało nowy trend w nauce skupiający się na dwuwymiarowych strukturach dobrze znanych materiałów objętościowych. Dodatkowo szybki postęp technik wytwarzania próbek przyczynił się do zwiększonego zainteresowania materiałami warstwowymi, między innymi dichalkogenkami metali przejściowych.W czasie seminarium zaprezentowane będą wyniki charakteryzacji własności optycznych przykładowego półprzewodnikowego dichalkogenku metalu przejściowego, ditelureku molibdenu (MoTe2), z wykorzystaniem spektroskopii Ramana. Omówione zostanną ewolucja obserwowanych widm wywołana zmianą grubości badanych struktur, znaczenie otoczenia na oddziaływania między- i wewnątrz-warstwowe oraz wpływ warunków pobudzania na charakter rozpraszania ramanowskiego. Abstract:The extraction of a single layer of carbon atoms - graphene - has initiated a new scientific trend focusing on two-dimensional structures of well-known bulk materials. In addition, the rapid progress of sample making techniques has contributed to an increased interest in layered materials, including transition metal dichalcogenides.During the seminar, the characterization of optical properties of an exemplary semiconducting transition metal dichalcogenide, molybdenum ditelluride (MoTe2), using Raman spectroscopy will be presented. The evolution of the observed spectra caused by a change in the thickness of the studied structures, the significance of the environment for inter- and intra-layer interactions, and the influence of the conditions on the Raman scattering regime will be discussed.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)

Zapraszamy na spotkanie o godzinie 10:15

MSc. Eng. Jakub Płachta (Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk, Warszawa)

Wurtzite (Cd,Mn)Te/(Cd,Mg)Te core/shell nanowires

Stosując metodę para – ciecz – ciało stałe w układzie do epitaksji z wiązek molekularnych, wytworzyliśmy wurcytowe nanodruty CdTe oraz (Cd,Mn)Te pokryte pasywującą otoczką (Cd,Mg)Te. Zbadaliśmy właściwości optyczne pojedynczych nanodrutów i porównaliśmy z nanodrutami o bardzo zbliżonym składzie i rozmiarach, lecz o strukturze blendy cynkowej. Przeprowadziliśmy również badania magnetooptyczne, które wykazały, że ekscyton A jest stanem podstawowym emisji (analogiczny do ekscytonu ciężkodziurowego w blendzie cynkowej), co jest typowe dla półprzewodników wurcytowych. Ponadto, na podstawie tych badań oraz dopasowania modelu Luttingera-Kohna, wyznaczyliśmy wartość ΔCR – stałej, która opisuje wpływ pola krystalicznego na pasma w półprzewodniku o strukturze wurcytu.We report on growth of wurtzite CdTe and (Cd,Mn)Te nanowires embedded in (Cd,Mg)Te shells by employing vapour–liquid–solid growth mechanism in a system for molecular beam epitaxy. Optical properties of single nanowires are examined and compared with structures of similar composition and size, but zinc blende crystal structure. Magnetooptical experiments were also conducted, allowing us to conclude that the ground state of the emission is exciton A (analogous to heavy hole exciton in zinc blende), which is typical for wurtzite semiconductors. What is more, based on those measurements and Luttinger-Kohn model calculations, we derive the value of ΔCR – a constant describing strength of crystal field interaction in a wurtzite semiconductor.Reference“Polarization and magneto-optical properties of excitonic emission from wurtzite CdTe/(Cd,Mg)Te core/shell nanowires”Jakub Płachta et al. Nanotechnology, Volume 31, Number 21UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)