Faculty of Physics University of Warsaw > Events > Seminars > Solid State Physics Seminar

Solid State Physics Seminar

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 | 2024/2025

RSS

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Jacek M. Baranowski (Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych.)

Wzrost warstw TMD przez procesy interkalacji w strukturach Grafen/SiC

Wzrost epitaksjalny dwuwymiarowych warstw TMD’s jest istotny ze względu na przyszłe zastosowania elektroniczne tych materiałów. Przedstawione będą wyniki pokazujące istotną role podłóż we wzroście epitaksjalnym MoS2 i WS2.Poza tym pokazany będzie nowy kierunek wzrostu tych warstw uzyskany poprzez interkalacje składników przez grafen wzrastany na SiC. Przedstawione będą wyniki określające wyspowy charakter wzrostu badanych warstw.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Marek Grinberg, (Instytut Fizyki Doświadczalnej, Uniwersytet Gdański)

Mechanizmy kompensacji Ln3+ zastępujących dwuwalencyjne kationy w dielektrykach

Abstract(pdf file)

room 0.03, Pasteura 5 at 09:15

prof. Władysław Minor (The Molecular Physiology and Biological Physics division, University of Virginia)

X-ray Crystallography - Foundation for the Golden Age of Structural Biology

Informacja o autorze: (pdf file)

room 0.03, Pasteura 5 at 10:15

dr Roman Gorbachev (Faculty of Science and Engineering, University of Manchester)

“Novel materials for van der Waals heterostructures and advances in their nanofabrication”

In the last years, a novel field has emerged which deals with structures and devices assembled layer-by-layer from various atomically-thin crystals. These new multi-layer structures have proved to be extremely versatile, showing exceptional electronic and optical properties, new physics and new functionality. In this talk I will review recent progress and discuss new additions to the 2D material family, their fabrication and transport properties.
I will then discuss the broad picture of 2D field development and current limiting factors in nanofabrication, such as crystal quality, contamination and environmental sensitivity of various 2D materials. I will introduce new techniques developed recently in Manchester that allow heterostructure assembly in ultra-high vacuum and compare properties of archetypal atomically thin crystals fabricated in different environments.
Lastly, I will focus on a novel material, indium monoselenide and present broad range of our results on its structural, optical and electronic properties. In-plane electronic transport, vertical resonant tunnelling experiments and PLE will be discussed as a measure of subband structure of the multilayer crystals can be mapped out, and shift of the subbands in transverse electric field measured experimentally through quantum confined Stark effect.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

(IFD UW)

Semiarium Zakładu Fizyki Stałego nie odbędzię się z powodu trwających tego dnia Juwenaliów

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

mgr Jakub Kierdaszuk (Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski)

Badania oddziaływań między wertykalnymi nanodrutami GaN, a przełożonym na nie grafenem

Badania grafenu przekładanego na wertykalne nanodruty z azotku galu są ciekawe nie tylko ze względu na możliwe zastosowania takiej heterostruktury, ale również z uwagi na liczne efekty fizyczne występujące na styku jedno i dwuwymiarowego materiału. Widmo Ramana grafenu na nanodrutach o równej wysokości jest wzmocnione o ponad rząd wielkości w porównaniu do grafenu przełożonego na epitaksjalną warstwę azotku galu [1]. Wyjaśnienie przyczyny zaobserwowanego zjawiska zostanie przedyskutowane w kontekście wpływu różnic wysokości między sąsiednimi nanodrutami na właściwości grafenu [2] oraz na podstawie pomiarów grafenu na nanodrutach GaN zakończonych końcówkami AlGaN o różnej zawartości aluminium i symulacji numerycznych badanej struktury [3]. Ponadto szczególnie istotne okazały się pomiary elektroodbicia od nanodrutów, które zostały wykonane dzięki zastosowaniu przezroczystej elektrody grafenowej. Wpływ zmiany zawartości aluminium na grafen zostanie również przedyskutowany w oparciu o bezkontaktowe pomiary magnetotransportu Innym aspektem badań jest określenie jak różne podłoża nanodrutów wpływają na naprężenie i koncentrację ładunków w grafenie. Omówione zostanie jak różnice wysokości nanodrutów wpływają na właściwości grafenu mierzone za pomocą spektroskopii ramanowskiej. Lokalny rozkład naprężenia grafenu na nanodrutach o równej wysokości zostanie scharakteryzowany za pomocą pomiaru AFM w modzie hybrydowym, który został pozytywnie skorelowany z pomiarami ramanowskimi. Wyniki te potwierdzają, że kontrola morfologii podłoża nanodrutów pozwala modyfikować naprężenie grafenu oraz jego właściwości elektronowe.
[1] Kierdaszuk J., et al., PRB 92 (2015), 195403,
[2] Kierdaszuk J., et al., Carbon 128 (2018), 70-77,
[3] Kierdaszuk J., et al., Appl Surf Sci. 475 (2019), 559-564,

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr hab. Marek Potemski (Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, Grenoble, France & Faculty of Physics, University of Warsaw, Poland)

Optical properties of atomically thin semiconductors

Atomically-thin layers of semiconducting transitions metal dichalcogenides (S-TMD) represent a new class of two-dimensional systems which are interesting from the viewpoint of their fundamental electronic properties (unusual band structure, unconventional excitons, valley selective circular polarization of optical transitions) and possible optoelectronic applications (light emitting- and photo-diodes).
A summary of our knowledge on optical response (excitonic resonances) and the related electronic bands of mono- and multi-layers of WSe₂-, WS₂-, MoSe₂-, WS₂- and MoTe₂- and WS₂-compounds will be presented. Particular emphasis will be focused on rich physics of excitons in S-TMD monolayers. Bright and dark excitonic ground states as well as their peculiar (non-hydrogen like) excitation spectra will be discussed in view of our magneto-optical studies and recent theoretical approaches. Moreover, the hybridization of electronic bands and the related fine structure of excitonic resonances in S-TMD multilayers will be examined.
Considerable attention will be focused on striking effects and unresolved problems which continue to stimulate the intense studies of S-TMD layers [1].
* In collaboration with M.R. Molas, A. Slobodeniuk, A. Arora, M. Koperski, C. Faugeras, K. Nogajewski, M. Bartos, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Kossacki,, Ł. Bala, A. Babinski, J. Wyzula, D. Vaclavkova.
[1] Optical properties of atomically thin transition metal dichalcogenides: Observations and puzzles, M. Koperski, M. R. Molas, A. Arora, K. Nogajewski, A. O. Slobodeniuk, C. Faugeras, and M. Potemski, Nanophotonics 6, 1289 (2017).(arXiv:1612.05879).

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Paulina Płochocka-Maude (Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses CNRS, Toulouse)

Excitons in emerging materials: atomically thin transition metal dichalcogenides and hybrid perovskite

The talk will focus on the electronic properties of the excitons in new emerging materials as atomically thin transition metals dichalcogenides and solid-state perovskite.Recently, the stacking of atomic monolayers of TMDs has emerged as an effective way to engineer their properties. In principle, the staggered band alignment of such heterostructures should result in the formation of inter-layer excitons with long lifetimes and robust valley polarization. Since single layer TMDs suffer from very short exciton lifetimes and rapid valley depolarization, TMDs heterostructures can circumvent these drawbacks, paving the way for implementation of valleytronic and spintronic concepts. In this talk I will discuss the optical properties of excitons in MoS₂/MoSe₂ van der Waals heterostructure. First, I will demonstrate a long lived inter-layer exciton emission. Under circularly polarized excitation, the inter-layer exciton emission is intriguingly counter polarized; the emitted light has the opposite helicity compared to the excitation. This surprising effect could be partially explained by the formation of the Moiré excitons in van der Waals heterostructures. To support this idea I will demonstrate splitting of the intralayer exciton and trion in a monolayer MoSe₂ assembled in a heterostructure with MoS₂ and encapsulated in hBN. Such a splitting, observed for the first time, is a direct consequence of the Moiré pattern formed between MoSe₂ and MoS₂. Secondly, I will demonstrate the results of the magneto-photoluminescence spectroscopy of interlayer excitons, which exhibits a non-trivial dependence of the valley polarization as a function of the magnetic field. The measured trends can be accounted for by considering that the valley polarization of energetic levels split by the valley Zeeman effect stems from the interplay between exchange interaction and phonon mediated intervalley scatteringIn the second part of the talk I will demonstrate that the absorption measurements performed in very high magnetic fields up to 150T gives a direct access to basic electronic properties such as exciton binding energy and effective mass of the carriers for Organic-Inorganic or fully inorganic Tri-halide Perovskites. I will show that for all the family of these materials, the binding energy of the exciton is smaller than or comparable with the thermal energy at 300K, explaining the excellent performance of the devices. Finally, I will focus on the exciton fine structure in single crystal MAPbBr₃.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Zbigniew Klusek (Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Uniwersytet Łódzki)

Badania heterostruktur van der Waalsa grafen/1T-TaS2 za pomocą technik STM/STS/ARPES/LEED oraz metody DFT

Grafen jest materiałem, który charakteryzuje się dużą wartością ruchliwości nośników ładunku z równoczesnym brakiem przerwy energetycznej i bardzo małym sprzężeniem spin-orbita (SOC) co znacznie ogranicza jego zastosowania w spintronice. Przedstawione zostaną badania dotyczące połączenia grafenu oraz dichalkogenku metalu przejściowego (TMDC) na przykładzie 1T-TaS2 w ramach heterostruktury van der Waalsa. Heterostruktura ta daje możliwość budowy i badania układów pozwalających na generację spinowo rozróżnialnych nośników ładunku, kontrolowanie ich ruchu oraz detekcję. Wybrany TMDC charakteryzuje się obecnością przejścia metal-izolator (M-I-T) oraz występowaniem różnych faz fal gęstości ładunku (CDW) w zależności od temperatury: CCDW, NCCDW i ICCDW. Zaprezentowane zostaną wyniki badań podstawowych 1T-TaS2 wykonane za pomocą technik STM/STS/ARPES/LEED oraz DFT [1]. Następnie zaprezentowane zostaną obliczenia struktury pasmowej heterostruktury grafen/1T-TaS2 wykonane metodą DFT oraz wyniki eksperymentalne (STM/STS/ARPES/LEED) mające na celu pokazanie zgodności/niezgodności obliczeń z eksperymentami. Na koniec prezentacji kilka zdań poświęconych zostanie na omówienie układów heterostruktur grafenu z tlenkami metali przejściowych na przykładzie ReO3/Re2O7 w zastosowaniu do układów OLED.
[1] I. Lutsyk, M. Rogala, P. Dąbrowski, P. Krukowski, P.J. Kowalczyk, A. Busiakiewicz, D.A. Kowalczyk, E. Łacińska, J. Binder, N. Olszowska, M. Kopciuszyński, K. Szałowski, M. Gmitra, R. Stępniewski, M. Jałochowski, J.J. Kołodziej, A. Wysmołek and Z. Klusek, Phys. Rev. B, 98, 195425 (2018)

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

mgr inż. Szczepan Głodzik (Instytut Fizyki UMCS Lublin)

Wpływ sprzężenia spin-orbita na stany związane w nadprzewodnikach

Stany związane, indukowane w nadprzewodnikach w wyniku obecności domieszekmagnetycznych, stają się coraz bardziej popularne, ze względu na proponowanemożliwości realizowania przy ich pomocy faz topologicznych. Wymiarowość układu.oraz szczegóły oddziaływania domieszek z nadprzewodzącym podłożem wpływają naenergie tych stanów (zwanych stanami Yu-Shiby-Rusinova), ich zasięg przestrzennyoraz wartość krytycznego sprzężenia magnetycznego, wywołującego kwantowe przejście fazowe. Zaprezentuję wpływ kilku rodzajów oddziaływań spinowo-orbitalnych nastany związane pochodzące od jednej domieszki magnetycznej, a także od dwuwymiarowych układów domieszek.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr hab. Janusz Sadowski (Department of Physics and Electrical Engineering, Linnaeus University, Kalmar Szwecja.; Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk,Warszawa.; Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski.)

Nanostruktury z półmetali Weyla i topologicznych izolatorów krystalicznych otrzymywane metodą epitaksji z wiązek molekularnych

Topologiczne materiały stały się w ciągu ostatniej dekady przedmiotem intensywnych badań w fizyce ciała stałego, zarówno w aspekcie teoretycznym jak i doświadczalnym. Niektóre cechy tych materiałów są znane od dawna, tym niemniej dopiero w ciągu ostatnich ok. 10 lat nastąpiła “eksplozja” zainteresowania tego typu materiałami, uhonorowana m.in. nagrodą Nobla z fizyki w 2016, za teoretyczne odkrycia topologicznych przejść fazowych i topologicznych faz materii [1]. Ostatnie wyniki teoretyczne wskazują na to, że około 30% znanych materiałów krystalicznych może zaliczać się do topologicznych materiałów [2], co oznacza ogromny potencjał tej dziedziny badań. W referacie omówię dwa rodzaje topologicznych materiałów otrzymywanych jako niskowymiarowe struktury krystalizowane metodą epitaksji z wiązek molekularnych w Warszawie: topologiczne izolatory krystaliczne z grupy wąskoprzerwowych półprzewodników IV-VI (PbSnTe), otrzymywane w Instytucie Fizyki PAN, oraz topologiczne półmetale Weyla (MoTe2) otrzymywane w laboratorium MBE Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.
[1] David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane, J. Michael Kosterlitz. The Nobel Prize in Physics 2016.
[2] M. G. Vergniory, L. Elcoro, Claudia Felser, Nicolas Regnault, B. Andrei Bernevig, and Zhijun Wang. A complete catalogue of high-quality topological materials. Nature 480, 566 (2019).

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr inż. Kamil Pierściński (Instytut Technologii Elektronowej)

Lasery kaskadowe na zakres średniej podczerwieni

Lasery kaskadowe (quantum cascade lasers - QCLs) stanowią grupę laserów półprzewodnikowych, umożliwiających uzyskanie emisji w zakresie od średniej podczerwieni aż po zakres promieniowania THz. Znajdują one coraz szersze grono zastosowań w systemach laserowych od oświetlaczy dla obrazowania biologicznego, poprzez systemy detekcji gazów, aż po komunikację w otwartej przestrzeni. Lasery kaskadowe są laserami półprzewodnikowymi, których działanie opiera się na wykorzystaniu specyficznych zjawisk fizycznych zachodzących w nanostrukturach. W ramach wykładu omówione zostaną podstawy działania laserów kaskadowych i wynikające z nich własności przyrządów. Przedstawione zostaną wybrane wyniki dotyczące przyrządów wytwarzanych w Zakładzie Fotoniki Instytutu Technologii Elektronowej. Są to prace pionierskie w skali kraju, nawiązujące do aktualnych trendów nauki światowej. Lasery wytwarzane w ITE wykorzystują heterostruktury GaAs/AlGaAs i AlInAs/InGaAs/InP; te ostatnie zarówno dopasowane sieciowo jak i z kompensacją naprężeń. Opracowane lasery emitują w pasmie 4.5-5.5 m i 9.0-10.0 m. Wszystkie wytwarzane lasery pracują impulsowo w temperaturze pokojowej. Podstawową technologią stosowaną do wytwarzania struktur jest epitaksja z wiązek molekularnych MBE i hybrydowa technologia MBE + MOVPE. W szczególności przedstawione zostaną wyniki prac nad optymalizacją konstrukcji jednoczęstotliwościowych laserów o sprzężonych rezonatorach stosowanych w układach do detekcji śladowych ilości zanieczyszczeń gazowych i laserów o rezonatorach typu taper o wysokiej jakości wiązki optycznej stosowanych w hybrydowych łączach optycznych w swobodnej przestrzeni.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Paweł Michałowski (Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych)

Charakteryzacja warstw azotku boru metodą spektrometrii mas jonów wtórnych - podejście iteracyjne

Niskoenergetyczna Spektrometria Mas Jonów Wtórnych (Secondary Ion Mass Spectrometry - SIMS) umożliwia charakteryzację materiałów 2D, jednak wymaga zastosowania dedykowanych procedur pomiarowych – dostosowanych do danego typu materiału. Warstwy azotku boru, z uwagi na własności izolacyjne, należą do najtrudniejszych w pomiarach materiałów, dlatego badania należy przeprowadzać wielokrotnie, nieustannie udoskonalając procedurę pomiarową. Takie podejście stopniowo ujawnia kolejne informacje dotyczące badanego materiału, co prowadzi do powstania spójnego opisu epitaksjalnego wzrostu warstw azotku boru.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Andrzej Maziewski (Zakład Fizyki Magnetyków, Wydział Fizyki Uniwersytet w Białymstoku)

Ultracienkie metaliczne magnetyczne nanostruktury

Przedstawione zostaną wybrane wyniki badań własnych, doświadczalnych i teoretycznych, właściwości ultracienkich warstw, głównie kobaltu. Granice pomiędzy Co i warstwami je otaczającymi silnie wpływają na właściwości magnetyczne takie jak: magnetyczna anizotropia, sprzężenie międzywarstwowe czy oddziaływanie Dzyaloshinskii–Moriya (DM), które odpowiedzialne jest za tworzenie, intensywnie obecnie badanych, skyrmionów. Zmiany magnetycznej anizotropii i oddziaływania DM bardzo silnie wpływają na zmiany rozkładów magnetyzacji oraz na ich zależność od zewnętrznego pola magnetycznego. Femtosekundowe impulsy światła powodują szereg zmian właściwości warstw Co zarówno odwracalnych jak i nieodwracalnych, w tym nowego efektu - indukowania fazy prostopadłej magnetyzacji. Efekty te zostaną porównane z efektami wywołanymi poprzez bombardowanie warstw jonami.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Paweł Kulesza (Wydział Chemii Uniwersytet Warszawski)

Fotoelektrochemiczne i elektrokatalityczne podejścia do akumulacji i konwersji energii

Istnieje ogromne zainteresowanie opracowaniem nowych koncepcji do efektywnego magazynowania energii oraz do konwersji energii słonecznej w elektryczną i chemiczną (przykładowo w barwnikowych ogniwach słonecznych, w procesie rozkładu wody do wodoru i tlenu czy w konwersji dwutlenku węgla do prostych paliw i związków organicznych). W przypadku akumulacji ładunku głównym wyzwaniem jest zapewnienie zarówno wysokiej gęstości energii jak i mocy, podczas gdy obecnie oferowane systemy charakteryzują się jedynie wysoką energią (baterie) lub wysoką mocą (superkondensatory). Jedną z obiecujących koncepcji jest modyfikację składu elektrolitu lub powierzchni nanostrukturalnego materiału węglowego poprzez wprowadzenie elektrochemicznie aktywnych indywiduów, których obecność efektywnie zwiększyć może ilość gromadzonego ładunku. Możliwe jest też przygotowanie mikroelektrochemicznych zintegrowanych (wielowartswowych) układów fotowoltaicznych (np. z wykorzystaniem barwnikowych ogniw słonecznych)zdolnych do indukowanego światłem widzialnym gromadzenia ładunku. Fotoelektrochemiczne układy uzyskane na bazie odpowiednio stabilizowanych i powierzchniowo modyfikowanych tlenkowych materiałów półprzewodnikowych (np. WO3 i Cu2O) mogą być także zastosowane do rozkładu wody (fotoelektrochemicznego wydzielania tlenu) i do redukcji dwutlenku węgla (np. do prostych alkoholi). Selektywność zaproponowanych układów może być osiągnięta poprzez zastosowanie odpowiednich nanostrukturalnych materiałów katalitycznych do "dekorowania" powierzchni elektrod i fotoelektrod.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Magdalena Popielska (Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski)

Separacja chemiczna jako źródło nematycznych właściwości stopów

dr Magdalena Popielska (Birowska)
Separacja chemiczna jako źródło nematycznych właściwości stopów.

Powszechnie obserwuje się łamanie symetrii obrotowej w płaszczyźnie, którewystępuje dla wielu materiałów, takich jak nadprzewodnikiniekonwencjonalne(np. Cu_xBi₂Se₃), półprzewodniki ferromagnetyczne (np. Ga_1-xMn_xAs), czystudnie kwantowe z np. z Al_xGa_1-xAs. Te nematyczne właściwości przypisujesię z reguły spontanicznemu łamaniu symetrii, tj. przejściu fazowemuwywołanemu korelacjami. Na seminarium przedstawię tezę, że za łamaniesymetrii obrotowej odpowiada często zamrożona anizotropia rozkładuskładników stopu, która powstaje podczas wzrostu kryształu, co zilustrujena przykładzie dwóch stopów In_1-xFe_xAs i Ga_1-xMn_xAs. Przedstawię wynikiab initio dotyczące anizotropowej chemicznej separacji faz tychmateriałów. Pokażę, że to właśnie zamrożony anizotropowy rozkładskładników stopu odpowiada za magnetyczne czy magnetyczno-transportowewłaściwości, co zostanie omówione na przykładzie magnetorezystancjianizotropowej (AMR) In_1-xFe_xAs i Ga_1-xMn_xAs.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Grzegorz Muzioł (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

"Luminescencja szerokich studni InGaN wzrastanych w technologii MBE"

Azotki grupy III zrewolucjonizowały oświetlenie dzięki wysokiej wydajności emiterów światła we fioletowym i niebieskim zakresie widma widzialnego. Jednakże ich sprawność znacząco spada dla dłuższych długości fali m.in. ze względu na rosnące wbudowane pole piezoelektryczne. Powoduje ono przestrzenną separację funkcji falowych elektronów i dziur, co zmniejsza prawdopodobieństwo rekombinacji. Przedyskutowany zostanie wpływ szerokości i składu studni kwantowych InGaN na sprawność kwantową i pokazany zostanie nieoczekiwany efekt zwiększenia sprawności dla szerokich studni.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Tadeusz Suski (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Przełączanie charakteru ekscytonów w podwójnych, polarnych studniach kwantowych InGaN/GaN

Przedstawiony zostanie schemat sprzężenia między-studniowego w serii podwójnych, symetrycznych studni kwantowych InGaN/GaN o różnych szerokościach rozdzielających je barrier. Ekranowanie silnego wewnętrznego pola elektrycznego charakteryzującego badane struktury przez optycznie generowane ekscytony, prowadzi do zmiany charakteru ekscytonów od ekscytonów między-studniowych (skośnych) do wewnątrz-studniowych (prostych). Ekscytony skośne charakteryzują się bardzo długimi czasami życia (100µsec) i gigantycznym przesunięciem energii fotoluminescencji (0.5 eV) w zastosowanym zakresie mocy pobudzenia (ekranowania pola elektrycznego). Ekscytony proste wykazują istotne obniżenie obu tych parametrów. Będą dyskutowane również podobieństwa i różnice w zachowaniu ekscytonów skośnych w układzie półprzewodników azotkowych oraz w intensywnie badanym systemie sprzężonych studni kwantowych GaAs/AlGaAs.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. inż. Robert Kudrawiec (Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska)

Półprzewodniki III-V rozrzedzane bizmutem: właściwości i zastosowania

Większość laserów oraz wiele detektorów zbudowanych jest na bazie półprzewodników III-V. Poprzez mieszanie bazowych materiałów (GaAs, InAs, GaSb, …) można uzyskać półprzewodnik o pożądanej przerwie energetycznej, stałej sieciowej oraz innych parametrach. Jednakże w zakresie średniej i dalekiej podczerwieni możliwości inżynierii struktury pasmowej w tej grupie materiałowej są dość ograniczone. Możliwości te zdecydowanie poprawia włączenie bizmutu tj. mieszanie półprzewodników III-V z półmetalami grupy III-V takimi jak InBi oraz GaBi. W tym podejściu można uzyskać materiały III-V z zamkniętą przerwą energetyczną o strukturze pasmowej podobnej do tej, którą znamy dla HgCdTe. Dlatego w ostatnich latach pojawiło się duże zainteresowanie półprzewodnikami grupy III-V rozrzedzonymi bizmutem, a ostatnie prace na temat GaSbBi pokazują, że może to być strategiczny materiał, jeżeli chodzi o zastosowanie w laserach. W ramach tego referatu przedstawiony będzie przegląd ostatnich prac w tym obszarze prowadzonych na Politechnice Wrocławskiej.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr hab. Andrzej Łusakowski, prof. IF PAN (Instytut Fizyki PAN)

Topologiczne przejście fazowe w (PbSn)Te

Półprzewodniki grupy IV-VI PbTe i SnTe, a także kryształy mieszane Pb1-xSnxTe należą do ważnej rodziny topologicznych krystalicznych izolatorów. Biorąc pod uwagę struktury pasmowe, z matematycznego punktu widzenia, PbTe jest trywialnym, a SnTe nietrywialnym materiałem topologicznym. Związane jest to ze zmianą kolejności pasm o określonej symetrii określających przerwę wzbronioną. Doświadczalna analiza kryształów mieszanych Pb1-xSnxTe pozwala na badanie przejścia od fazy trywialnej do nietrywialnej w funkcji składu chemicznego, temperatury oraz ciśnienia.Celem prezentacji jest przedstawienie wyników obliczeń opisujących to przejście, a także dyskusja różnych kryteriów rozstrzygających czy dany układ jest topologicznie trywialny czy nietrywialny. Zasadniczym wynikiem jest pokazanie, że w Pb1-xSnxTe poddanemu ciśnieniu przejście pomiędzy fazą trywialną a nietrywialną nie następuje w sposób natychmiastowy, ale istnieje przedział ciśnień w którym przerwa energetyczna jest zerowa. Podobnie dzieje się w funkcji składu – istnieje pewien niezerowy przedział w którym kryształ mieszany ma zerową przerwę. W obszarach o zerowej przerwie energetycznej indeksy topologiczne stają się bezużyteczne jako kryterium rozstrzygające czy dany krysztal jest topologicznie trywialny czy nie, i konieczne jest poszukiwanie innych kryteriów. Taka zależność przerwy energetycznej od składu i ciśnienia spowodowana jest przede wszystkim chemicznymi różnicami pomiędzy ołowiem a cyną i strukturą pasmową półprzeowdników IV-VI, a także, chociaż w mniejszym stopniu, mikroskopowym (chemicznym) nieporządkiem zawsze obecnym w kryształach mieszanych.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr hab. inż. Tomasz Czyszanowski, prof. PŁ (Instytut Fizyki Politechniki Łódzkiej)

Monolityczne siatki podfalowe: nowe perspektywy rozwoju laserów o emisji powierzchniowej (VCSEL)

Lasery o emisji powierzchniowej z pionową wnęką tzw. lasery VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) są szeroko stosowane jako źródła promieniowania w światłowodowych sieciach telekomunikacyjnych oraz w czujnikach rozpoznających kształty i gesty. Lasery typu VCSEL zdobyły przewagę nad innymi laserami półprzewodnikowymi w tych zastosowaniach ze względu na ich niski koszt produkcji, małe rozmiary i wysoką efektywność energetyczną. Obecnie wytwarzane lasery typu VCSEL posiadają rozmiary pionowe rzędu kilkudziesięciu mikrometrów, a ich budowa jest niezwykle skomplikowana. Składają się one z ponad stu warstw półprzewodnikowych, które tworzą: obszar czynny, obszary ograniczenia prądowego i ograniczenia modu optyczego oraz dwa zwierciadła o bardzo wysokich współczynnikach odbicia tzw DBR (distributed Bragg reflector). Aby lasery typu VCSEL mogły nadążyć za obecnym trendem polegającym na zmniejszaniu rozmiarów układów optoelektronicznych konieczne jest uproszczenie ich konstrukcji.Minimalna możliwa grubość wnęki optycznej wynosi połowę długości rezonującej w niej fali, co odpowiada grubości mniejszej niż 0.5 m. Największą część lasera VCSEL stanowią obecnie zwierciadła DBR. Jednak nie tylko ich grubość stanowi problem technologiczny. Zwierciadła DBR zawierają dziesiątki par warstw wykonanych z dwóch różnych materiałów półprzewodnikowych. Zwierciadła o tak skomplikowanej budowie mogą być wykonane w masowej produkcji jedynie z materiałów arsenkowych (arsenku galu, arsenku aluminium, arsenku indu oraz ich kombinacji), które to materiały mogą emitować promieniowanie w zakresie długości fal od 0.62 do 1.2 m.Monolityczne siatki podfalowe umożliwiają zastąpienie grubych zwierciadeł DBR. Tego typu siatki można uzyskać poprzez płytkie wytrawienie (od 0.1 do 0.3 m) dowolnego materiału półprzewodnikowego stosowanego w optoelektronice, a własności takiej siatki będą zbliżone do własności zwierciadeł DBR. Największa zaleta tego typu siatek wiąże się z tym, iż wykonanie siatki podfalowej wymaga zaledwie kilku procent materiału epitaksjalnego, który jest niezbędny do wytworzenia zwierciadła DBR. Prosta konstrukcja siatek umożliwia konstruowanie laserów VCSEL z niemal wszystkich materiałów umożliwiających świecenie, a zatem mogących emitować promieniowanie o niemal dowolnej długości fali od ultrafioletu do średniej podczerwieni.W trakcie seminarium zaprezentuję:- eksperymentalne i numeryczne wyniki badań naszej grupy demonstrujące możliwość uzyskania akcji laserowej w laserze VCSEL pozbawionym zwierciadła DBR,- wyniki symulacyjne pokazujące możliwość integracji monolitycznych siatek podfalowych z z metalami, które mogą stanowić jednocześnie zwierciadło jak i kontakt elektryczny w laserach VCSEL,- konstrukcję lasera VCSEL z kwantowo-kaskadowym obszarem czynnym będącym pierwszą konstrukcją umożliwiającą uzyskanie rezonansu w kierunku pionowym dzięki zastosowaniu monolitycznej siatki podfalowej.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

Prof. dr hab. Antoni Rogalski (Instytut Fizyki Technicznej, Wojskowa Akademia Techniczna)

Detektory podczerwieni w następnej dekadzie

Od lat 60-tych ubiegłego wieku, tellurek kadmowo-rtęciowy (HgCdTe) zajmuje uprzywilejowaną pozycję roztworu stałego stosowanego w konstrukcji detektorów podczerwieni w szerokim zakresie widma od 1 do 20 mikrometrów. Pozycję tą utrzymuje pomimo wielu konkurencyjnych materiałów takich jak InSb, InGaAs, studni kwantowych z AlGaAs, czy też mikrobolometrów. Jednakże w ostatnich dwóch dekadach nastąpił wyjątkowy rozwój detektorów podczerwieni z supersieci II-iego typu związków III-V, takich jak InAs/GaSb i InAs/InAsSb. Supersieci te charakteryzują się podobnymi właściwościami jak HgCdTe, jednakże wymagają niższej temperatury pracy. Oczekuje się jednak, że w następnej dekadzie coraz szerzej będą one wypierać HgCdTe w różnych aplikacjach. Z powodu silniejszych wiązań kowalencyjnych związków III-V w porównaniu z jonowym charakterem wiązań związków II-VI, te pierwsze związki okazują się bardziej stabilne i jednorodne, co jest niezwykle istotne w produkcji dużych matryc detektorów (ponad megapikselowych) o małych rozmiarach pikseli (poniżej dyfrakcyjnej granicy).
Rozwój detektorów podczerwieni w następnej dekadzie będzie koncentrował się na:

uzyskaniu wyższej czułości pikseli,
dalszym wzroście rozmiarów matryc powyżej 108 pikseli, z jednoczesnym zmniejszeniem rozmiarów pikseli poniżej 5 mikrometrów,
zmniejszeniu kosztów systemów widzenia w podczerwieni poprzez wzrost integracji detektorów z systemami odczytu sygnału oraz poprzez wzrost temperatury pracy matryc,
zwiększeniu osiągów systemów podczerwieni (zakresu detekcji obiektów i ich identyfikacji) poprzez zastosowanie detekcji wielospektralnej.

Oczekuje się również znacznego zwiększenia aplikacji cywilnych systemów podczerwieni w porównaniu z aplikacjami militarnymi. Obecnie globalny rynek produkcji matryc detektorów jest zdominowanymi matrycami bolometrycznymi detektorów termicznych w porównaniu z malejącym udziałem detektorów fotonowych. Ta tendencja będzie się pogłębiać.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

Prof. Detlef Hommel (Uniwersytet Wrocławski, Wydział Fizyki I Astronomii, Instytut Fizyki Doświadczalnej PORT, Polski Ośrodek Rozwoju Technologii, Wrocław)

Deep UV-emitter based on group-III nitrides: Challenges and new approaches

Deep UV-emitter based on group-III nitrides:Challenges and new approachesAfter a short introduction into the present status of UV emitters, their application potential especially in view of water purification and medical disinfection as well as plant growth, different solutions will be compared. Dominating at present low-pressure mercury lamps have to be replaced for environmental reasons. Only group-III nitrides containing high concentrations o f Al can reach the desired spectral range. In case of such pure AlGaN/AlGaN quantum well structures one looses the advantage of In-containing QW-structures being highly inert to threading dislocation densities. AlGaN has dislocation densities by 1-2 orders of magnitude higher compared to best GaN. An additional huge problem is the dopability of AlGaN. This holds not only for p-doping due to a much deeper Mg-acceptor level but also for n-doping with Si due to the formation of DX-like centers with increasing band gap and following compensation issues. A third big issue hampering at present the applicability of deep nitride-based UV emitters are heat generation and its dissipation as well as the high contact resistivity respectively the high optical absorption of p-GaN contact layers limiting the external quantum efficiency of such devices.Whereas GaAs diluted with a small amount of nitrogen has been widely studied over years for application of telecommunication laser diodes much less is know for GaN diluted with arsenic. We will show first experimental evidences for the theoretical prediction of W. Walukiewicz, that the introduced changes in the band gap are predominantly a shift of the valence band of GaN(As). This implies that the acceptor level will become shallower and p-doping more efficient. Results based on the growth of GaN(As) with up to 5% As and characterized by in-situ XPS-photoemission spectroscopy and optical studies will be presented. Results are obtained with the Team Tech project DUETT of FNP (Deep UV-emitter Team Tech, 2017-2020) and will be presented for the first time.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

Prof.dr hab Marek Godlewski (Instytut Fizyki PAN Warszawa)

Zastosowania biomedyczne tlenków szeroko-przerwowych

W referacie omówię nowe, często zaskakujące zastosowania wybranych tlenków metali (glinu, cynku, hafnu, cyrkonu i tytanu) w biologii i medycynie. Te tlenki badaliśmy dotąd do zastosowań w elektronice (tlenki podbramkowe, przezroczysta elektronika, spintronika, fotowoltaika), czy też w optoelektronice (przezroczyste kontakty, sensoryka). W chwili obecnej pracujemy nad alternatywnymi ich zastosowaniami (w formie nanocząstek lub warstw) w biologii i medycynie. Omówione będą przykłady ich zastosowań jako markery zmian nowotworowych, transportery leków, czy też jako warstwy blokujące rozwój bakterii. Omówione prace badawcze prowadzone są wspólnie z grupami z SGGW.

room 0.06, Pasteura 5 at 09:15

prof. dr hab. Adam Babiński (Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski)

Molybdenum ditelluride (MoTe2) – a Raman spectroscopic case study

Raman spectroscopy is a technique of choice in studies of low dimensional materials and structures. This is due to its sensitivity to several factors such as e.g. strain or electron density. Even more information of those materials can be obtained if the excitation laser energy is in resonance with any appreciable joint density of electronic states. A plethora of new effects emerge in the resonant Raman scattering spectroscopy. Electronic structure of molybdenum disufide (MoTe2) provides an unique test-bed to study those effects, as the energy of light from a commonly used He-Ne laser coincides with van Hove singularity of MoTe2 electronic band-structure. Results of the resonant Raman scattering measurements will be discussed in this presentation. It will be shown how the resonance affects low-energy lattice excitations and the fine structure of the out-of-plane vibrations. The effect of temperature on the Raman scattering will be examined with two original effects: the complete quenching of the out-of-plane mode in 2-layer thick MoTe2 and the emergence of the fine structure in the mode, which corresponds to the bulk inactive B12g vibrations. Physics behind the observed effects will be contemplated.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

Andrzej Golnik (Wydział Fizyki UW)

Michał Nawrocki – scientific achievements

Seminarium będzie poświęcone dorobkowi naukowemu naszego niedawno zmarłego kolegi, Prof. Michała Nawrockiego aktywnego uczestnika tego seminarium
Prelegenci:
Andrzej Golnik, Wydział Fizyki UW
Jerzy Żuk, UMCS
Denis Scalbert, Univ Montpellier, Lab Charles Coulomb, CNRS,
Łukasz Kłopotowski, IF PAN
Jan Suffczyński, Wydział Fizyki UW
Masha Vladimirova, Univ Montpellier, Lab Charles Coulomb, CNRS,
Wojciech Pacuski, Wydział Fizyki UW

The seminar will be devoted to the scientific achievements of our recently deceased colleague, Professor Michał Nawrocki active participant in this seminar
Speakers:
Andrzej Golnik, Faculty of Physics UW
Jerzy Żuk, UMCS
Denis Scalbert, Univ Montpellier, Lab Charles Coulomb, CNRS,
Łukasz Kłopotowski, IF PAN
Jan Suffczyński, Faculty of Physics UW
Masha Vladimirova, Univ Montpellier, Lab Charles Coulomb, CNRS,
Wojciech Pacuski, Faculty of Physics UW