Zaawansowana Pracownia IN

Z FUWWiki
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Spis treści

Zaawansowana Pracownia IN część 1

[English version below]

semestr zimowy 2020/2021

Szanowni Studenci,

Pracownia w semestrze zimowym 2020/21 odbywa się z zachowaniem zasad szczególnego bezpieczeństwa. Wybierając ćwiczenie i opiekuna, proszę proszę dostosować zakres prac do możliwości uczęszczania do laboratorium. W szczególności proszę skupić się na modelach matematycznych, opisie teoretycznym zjawiska, literaturze, czyli tak aby ograniczyć niestety część eksperymentalną.

Temat, który można zrealizować całkowicie zdalnie: Modelowanie kształtu linii rezonansu cyklotronowego (na podstawie posiadanych danych). Opiekun prof. Jerzy Łusakowski Proszę skontaktować się ze mną jeśli ktoś jest zainteresowany tym tematem.

Proszę o indywidualny kontakt w razie pytań.

Pozdrawiam serdecznie, Basia Piętka


Opiekun pracowni

dr hab. Barbara Piętka

Ćwiczenia w ramach pracowni odbywają się w grupach badawczych pod opieką pracowników naukowych. Każdy student samodzielnie wybiera pracownika naukowego i temat. Lista proponowanych tematów wraz z opiekunami znajduje się poniżej. Inne ćwiczenia z Zakładu Optyki, Optyki Informacyjnej, Zakładu Fizyki Ciała Stałego, od prof. Jacka Majewskiego oraz z Wydziału Chemii proszę uzgadniać indywidualnie.

W wyjątkowych przypadkach można wykonywać ćwiczenie poza laboratoriami UW, pod warunkiem, że drugim opiekunem ćwiczenia będzie pracownik naukowy (z co najmniej tytułem doktora) z Wydziału Fizyki lub Chemii UW, który zaakceptuje pracę pod względem merytorycznym oraz wystawioną ocenę. Każdy taki przypadek powinien być indywidualnie uzgodniony z opiekunem pracowni.

Zasady zaliczenia

1. Wybrane ćwiczenie należy koniecznie zatwierdzić u opiekuna pracowni dr hab. Barbary Piętki (osobiście lub emialem) podając tytuł ćwiczenia i nazwisko opiekuna wraz z kontaktem do opiekuna.

2. Na ćwiczenie przewidzianych jest 45 godz. w semestrze zimowym. W tygodniowym planie zajęć student powinien samodzielnie uwzględnić ten czas oraz termin wykonania ćwiczenia uzgodnić z prowadzącym.

3. Zaliczenie odbywa się na podstawie pisemnego raportu. Raport ocenia prowadzący ćwiczenie. Kopię raportu wraz z oceną należy przesłać do opiekuna pracowni dr Barbary Piętki w wersji elektronicznej. Raport, oprócz treści merytorycznej, powinien zawierać nazwisko autora raportu oraz nazwisko opiekuna ćwiczenia.

4. Wszystkie osoby pragnące wykonywać ćwiczenie w ramach Pracowni muszą być zapisane na przedmiot w USOS.

Osoby zainteresowane wykonywaniem ćwiczeń w ramach Pracowni powinny kontaktować się z opiekunem Pracowni przez emial lub osobiście, po wcześniejszym uzgodnieniu terminu spotkania.

Lista dostępnych ćwiczeń z Zakładu Fizyki Ciała Stałego

Rezonanse ferromagnetyczne w izolatorach topologicznych.

Ćwiczenie będzie polegało na udziale w pomiarach próbek izolatorów topologicznych techniką EPR i na opracowaniu danych pomiarowych. Badać będziemy topologiczne materiały czteroskładnikowe domieszkowane metalami przejściowymi (Mn, Fe, Cr).

Opiekun dr hab. Agnieszka Wołoś


Badanie właściwości optycznych ferrofluidów

W ostatnich latach zawiesiny nanocząstek magnetycznych budzą zainteresowanie ze względu na potencjalne zastosowanie w medycynie i diagnostyce medycznej – nowe strategie dostarczania leków, hipertermii i analiz medycznych wymagają kontrolowania właściwości nanocząstek: ich rozmiarów i namagnesowania. Cechą charakterystyczną ferrofluidów jest zjawisko silnej polaryzacji magnetycznej pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Student w ramach ćwiczenia wykona pomiary efektu Faradaya [1] i efektu Cottona-Moutona [2] na zawiesinie nanocząstek ferromagnetycznych w funkcji długości fali i natężenia zewnętrznego pola magnetycznego. Analiza wyników pozwala na oszacowanie namagnesowania nanocząstek i pośrednio wyznaczenie ich rozmiarów. W ramach ćwiczenia możliwe jest wykonanie syntezy nanocząstek ferromagnetycznych wg przepisu podanego w literaturze. Literatura: [1] J.Szczytko, N. Vaupotič, K.Madrak, P.Sznajder, E.Górecka, Magnetic moment of a single metal nanoparticle determined from the Faraday effect, Phys. Rev. E 87, 033201(2013) [2] J. Szczytko, N. Vaupotič, M. Osipov, K. Madrak, E. Górecka, Effect of dimerization on the field-induced birefringence in ferrofluids, Phys. Rev. E, 87(6), (2013)

Opiekun dr hab. Jacek Szczytko


Badanie właściwości magnetycznych nanocząstek up-konwertujących na magnetometrze SQUID

Nanocząstki up-konwertujące (NaYF4 z Er3+,Yb3+ i Gd3+ oraz Gd2O3:Er3+,Yb3+ i Y3Al5O12: Er3+,Yb3+) stanowią nową klasę materiałów wykorzystywanych w biologii i medycynie do obrazowania wnętrza komórek i badania zachodzących w nich procesów biochemicznych. Up-konwersja światła pozwala na uniknięcie problemów z luminescencją tkanek zwiększając tym samym czułość obrazowania. Zsyntetyzowane w IF PAN nanocząstki zostaną poddane pomiarom namagnesowania w magnetometrze SQUID. W ramach pracowni studentka lub student wykona pomiar i dopasowując krzywe teoretyczne do wyników pomiarów wyznaczy koncentrację jonów magnetycznych Yb, Er, Gd. Literatura: Bożena Sikora, Krzysztof Fronc, Izabela Kamińska, et al. Transport of NaYF4:Er3+, Yb3+ up-converting nanoparticles into HeLa cells Nanotechnology 24 (2013) 235702

Opiekun dr hab. Jacek Szczytko


Badanie mikroluminescencji pojedynczych warstw dichalkogenków metali przy użyciu mikroskopu konfokalnego

Mikroskopia konfokalna pozwala na obrazowanie z rozdzielczością przestrzenną rzędu lambda/3 (lambda to długość fali światła lasera użytego do obrazowania). Zadaniem studenta będzie zobrazowanie pojedynczych warstw dichalkogenków metali MX2 (M – metal przejściowy, X=S, Se) na mikroskopie konfokalnym oraz wykonanie pomiarów widma luminescencji. Literatura: Grzeszczyk, M; Golasa, K; Pietka, B; Babinski, A; Szczytko, J Confocal Microscope Studies of MoS2 Layer Thickness Acta Physica Polonica A Volume: 126 Issue: 5 Pages: 1207-1208 (2014)

Opiekun dr hab. Jacek Szczytko


Pomiary magnetoluminescencji mikrownęk półprzewodnikowych.

Fizyka mikrownęk półprzewodnikowych jest szczególnie interesująca z powodu odkrycia kondensatu Bosego - Einsteina i stanu nadciekłego polarytonów. Polaryton jest kwazicząstką powstającą w półprzewodniku w wyniku silnego sprzężenia modu fotonowego mikrownęki i ekscytonu umieszczonego w studni kwantowej. Celem ćwiczenia jest zbadanie widma emisji polarytonów w przestrzeni rzeczywistej i w przestrzeni pędów. Pomiary będą przeprowadzone w niskich temperaturach i w polu magnetycznym. Pomiary będą zmierzały w kierunku otrzymania kondensatu Bosego - Einsteina i obserwacji efektów nieliniowych. Literatura: [1] J. Kasprzak et al., Nature 443, 409 (2006). [2] Thin films and nanostructures: cavity polaritons, A. Kavokin, G. Malpuech, vol. 32. Elsevier 2003.

Opiekun dr hab. Barbara Piętka


Mono-warstwy WSe2 w mikrownękach dielektrycznych

Dwu-wymiarowe mono-warstwy stanowią obecnie przyszłość optoelektroniki. Grafen ze względu na swoje własności elektryczne i mechaniczne jest jednym z najintensywniej badanych obecnie materiałów. Materiałów mono-warstwowych jest jednak więcej. Dwusiarczek molibdenu, czy chalkogenki metali przejściowych (siarczki, selenki i tellurki) również posiadają strukturę warstwową i poddają się eksfoliacji. Ponadto posiadają przerwę energetyczną i są podatne na oddziaływanie z światłem z zakresu spektrum widzialnego. Celem pracy jest otrzymanie układu mono-warstwy WSe2 w mikrownęce złożonej z luster dielektrycznych. W takim układzie chcielibyśmy zaobserwować silne sprzężenie wzbudzeń dwu-wymiarowych ekscytonów zlokalizowanych w mono-warstwie WSe2 z fotonami uwięzionymi w mikrownęce. Praca będzie przebiegać w następujących etapach: charakteryzacja optyczna luster, pół-mikrownęk z nałożonymi płatkami oraz pełnych mikrownęk (pustych i zawierających płatki) w wysokich i niskich temperaturach. Literatura: [1] S. Schwarz et al., Nano Lett. 14, 7003 (2014) [2] X. Liu et al., Nature Photonics 9, 30 (2015) [3] A. Aurora et al. arXiv:1503.01682v1 (2015)

Opiekun mgr Mateusz Król, dr hab. Barbara Piętka


Luminescencja stanów związanych polarytonów w mikrownękach półprzewodnikowych

Polaryton jest stanem własnym układu powstałego w wyniku silnego sprzężenia modu fotonowego mikrownęki i ekscytonu umieszczonego w studni kwantowej. Polaryton ma bardzo małą masę efektywną, w wyniku czego struktury wiążące polarytony w układy zero-wymiarowe są rozmiarów kilku mikrometrów. Bardzo łatwe zatem staje się obrazowanie przestrzenne funkcji falowej polarytonów za pomocą standardowej mikroskopii. Celem pracy jest zobrazowanie widma emisji stanów związanych polarytonów w przestrzeni rzeczywistej i w przestrzeni pędów. Pomiary będą przeprowadzone w niskich temperaturach. Literatura: [1] G. Nardin et al., Superlattices Microstruct. 47, 207 (2010). [2] Thin films and nanostructures: cavity polaritons, A. Kavokin, G. Malpuech, vol. 32. Elsevier 2003.

Opiekun mgr Rafał Mirek, dr hab. Barbara Piętka


Spektroskopia optyczna półprzewodnikowych struktur kwantowych (studnie, kropki kwantowe, nanodruty)

Na przełomie XX i XXI wieku fizyka struktur półprzewodnikowych o obniżonej wymiarowości stała się dominującym kierunkiem badawczym w fizyce półprzewodników. W tej dziedzinie uzyskiwane są wyniki na miarę Nagród Nobla. Tematem ćwiczenia jest badanie półprzewodnikowych struktur kwantowych z grupy III- V (na bazie GaAs, InAs, AlGaAs, GaN, AlGaN …). Tematyka ta jest realizowana w Zakładzie Fizyki Ciała Stałego we współpracy z licznymi laboratoriami w Polsce i za granicą od wielu lat. W ramach prowadzonych ćwiczeń przewiduje się pomiary mikroluminescencji wysokiej jakości niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych (studnie kwantowe, kropki kwantowe, nanodruty). Badania prowadzone w ramach pracowni są elementem realizowanych projektów badawczych grupy i mogą stać się zalążkiem pracy magisterskiej oraz przedmiotem publikacji w czasopiśmie o zasięgu międzynarodowym.

Opiekun prof. dr hab. Roman Stępniewski, prof. dr hab. Andrzej Wysmołek


Spektroskopia optyczna nanostruktur węglowych (grafen, tlenek grafenu)

Nanostruktury węglowe, a zwłaszcza grafen tlenek grafenu, czy tez zredukowany tlenek grafenu, mogą stać się podstawą dalszego rozwoju różnego rodzaju sensorów i biosensorów, ogniw słonecznych, a także nowoczesnych ogniw paliwowych. Sukces technologiczny jest w dużej mierze uzależniony od poznania podstawowych właściwości różnorodnych nanostruktur węglowych oraz procesów fizycznych w nich zachodzących. W ramach ćwiczenia przewidywane są badania nieelastycznego rozpraszania światła (efekt Ramana), które mogą być uzupełnione (w zależności od zainteresowań wykonującego ćwiczenie) badaniami z wykorzystaniem mikroskopii optycznej oraz pomiarami elektrycznymi. Badania prowadzone w ramach pracowni są elementem realizowanych projektów badawczych grupy (miedzy innymi we współpracy z CENT (UW), ITME, PW) i mogą stać się zalążkiem pracy dyplomowej oraz przedmiotem publikacji w czasopiśmie o zasięgu międzynarodowym.

Opiekun prof. dr hab. A. Wysmołek, dr Johannes Binder


Wzrost i charakteryzacja warstw epitaksjalnych heksagonalenego azotku boru

Heksagoanly azotek boru (h-BN) należy do rodziny kryształów 2D i czasem nazywany jest „białym grafenem”. W przeciwieństwie do grafenu jest to materiał z szeroką przerwą energetyczną i jest szeroko wykorzystywany jako przekładka izolacyjna lub warstwa zabezpieczająca od nieprzyjaznych czynników zewnętrznych w strukturach hybrydowych składających się z warstw różnych kryształów 2D (grafen, dichalkogenki metali przejściowych itp.). [1, 2, 3]. Oprócz tego h-BN jest bardzo obiecującym materiałem ze względu na źródła oraz detektory w obszarze UV (6 eV). Dotychczas główną metodą wytwarzania wysokiej jakości cienkich warstw h-BN jest metoda eksfoliacji z kryształów objętościowych. To pozwala na badanie podstawowych właściwości h-BN oraz struktur Van der Waalsa jednak nie daje nadziei na ich wykorzystanie w skali masowej. Takie możliwości otwiera możliwość wzrostu warstw epitaksjalnych przy użyciu metody epitaksji z fazy gazowej (MOVPE). Jest to bardzo trudne zadanie, którym zajmuje się niewiele grup na świecie. W ramach ćwiczenia planowane jest wzrost oraz charakteryzacja uzyskanych warstw epitaksjalnych h-BN przy użyciu różnych metod optycznych (absorpcja, luminescencja, spektroskopia ramanowska), mikroskopowych (Mikroskopia Sił Atomowych, Skaningowy Mikroskop Elektronowy). W zależności od zainteresowań wybierającego ćwiczenie jego przebieg może być odpowiednio zmodyfikowany po uzgodnieniu z prowadzącymi. Badania prowadzone w ramach pracowni są elementem realizowanych projektów badawczych grupy i mogą stać się zalążkiem pracy magisterskiej oraz przedmiotem publikacji w czasopiśmie o zasięgu międzynarodowym.

Opiekunowie mgr Krzysztof Pakuła, prof. Andrzej Wysmołek, prof. Roman Stępniewski


Badania SERS molekuł oraz struktur półprzewodnikowych

Spektroskopia ramanowska staje się coraz bardziej powszechnym narzędziem zarówno w badaniach podstawowych z zakresu fizyki i chemii, jak też w szerokim obszarze charakteryzacji materii skondensowanej. Ta nieniszcząca metoda badawcza ma bardzo dużą efektywność w badaniach w nanostruktur półprzewodnikowych (kropki kwantowe, nanodruty kwantowe, studnie kwantowe), nanostruktur węglowych (nanorurki, grafen) oraz różnorodnych związków chemicznych wykorzystywanych w biofizyce i biochemii. Dzięki wykorzystaniu skupionej wiązki laserowej, współczesne, konfokalne spektrometry ramanowskie umożliwiają badania z rozdzielczością przestrzenną poniżej 300 nm. Przy zastosowaniu efektu powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii ramanowskiej (SERS), wykorzystującej specjalne podłoża (np. z nanosrebra) lub nanocząstki metaliczne, możliwe jest wykrywanie niewielkich stężeń specyficznych molekuł i biomolekuł, które jest bardzo ważne z punktu widzenia diagnostyki medycznej oraz kryminalistyki. Zapoznanie się ze spektroskopią ramanowską, w jej współczesnym wydaniu, jest bardzo ważne z punktu widzenia poszukiwań zatrudnienia w instytucjach badawczych, firmach wykorzystujących nanotechnologie oraz laboratoriach analitycznych. W zależności od zainteresowań, w ramach ćwiczenia , będzie można zbadać oddziaływania białka z nukleotydami z wykorzystaniem różnych podłoży SERS lub wykorzystać metodę SERS do badania nanostruktur (materiałów 2D, nanostruktur półprzewodnikowych, takich jak h-BN, nanostruktur węglowych itp.). Badania prowadzone w ramach pracowni są elementem realizowanych projektów badawczych grupy i mogą stać się zalążkiem pracy magisterskiej oraz przedmiotem publikacji w czasopiśmie o zasięgu międzynarodowym.

Opiekun dr Johannes Binder, prof. dr hab. Andrzej Wysmołek


Badania struktur hybrydowych z kryształami 2D

Kryształy 2D, w tym grafen, heksagonalny azotek boru (h-BN) oraz dichalkogenki metali przejściowych (TMDC) skupiają na sobie bardzo intensywne zainteresowanie naukowców z całego świata. Spowodowane to jest wyjątkowymi właściwościami pojedynczych warstw tych materiałów, ale również możliwości budowania złożonych struktur kwantowych z nakładanych na siebie kolejnych warstw tych materiałów. W ramach ćwiczenia proponowane są badania różnych układów , takich jak np. dwusiarczek tanatalu (TaS2). TaS2 wykazuje przejścia fazowymi pierwszego rodzaju związane z falami gęstości ładunku (CDW), wyraźnym przejściem izolator-metal oraz relatywnie wysoką wartością sprzężenia spin-orbita. Połączenie TaS2 z grafenem daje unikatową możliwość stworzenia układu, który umożliwia generację i manipulowanie spinowo rozróżnialnymi nośników ładunku. Osobno TaS2 oraz grafen nie są w stanie spełnić wymagań stawianych urządzeniom spintronicznym, natomiast w połączeniu są realnym kandydatem do budowy materiału hybrydowego, który może stać się podstawą systemów komputerowych nowej generacji. Połączenia grafenu oraz azotkiem boru z innymi kryształami 2D daje szanse na inne funkcjonalności (nanoźródła światła, nanodetektory itp.). [1] W zależności od zainteresowań w ramach ćwiczenia proponowane są badania ramanowskie oraz elektryczne struktur hybrydowych złożonych z różnych kryształów 2D w tym struktur grafen/TMDC h-BN/TMDC itp. Badania prowadzone w ramach pracowni są elementem realizowanych projektów badawczych grupy i mogą stać się zalążkiem pracy magisterskiej oraz przedmiotem publikacji w czasopiśmie o zasięgu międzynarodowym. [1] J. Binder et al. Nanotechnology 27, 045704 (2016)

Opiekun dr Igor Własny, dr Johannes Binder, prof. dr hab. Andrzej Wysmołek


Wzbudzenia plazmy elektronowej w studniach kwantowych CdTe/CdMgTe

Celem ćwiczenia jest wykonanie pomiarów i analiza wyników fotonapięcia i/lub fotoprądu pojawiającego się w próbkach wykonanych na studniach kwantowych CdTe/CdMgTe pod wpływem promieniowania dalekiej podczerwieni (częstości THz). Pomiary prowadzone są w temperaturze ciekłego helu i silnym polu magnetycznym (do 16 T). Źródłem promieniowania THz jest laser molekularny pompowany laserem CO2. Badane próbki będą także scharakteryzowane za pomocą pomiarów magnetooporu i analizy oscylacji Shubnikova-deHaasa. Podstawowym wzbudzeniem plazmy w częstościach THz, które będzie analizowane jest rezonans cyklotronowy.

Opiekun dr hab. Jerzy Łusakowski


Epitaksja i badanie właściwości optycznych struktur niskowymiarowych zbudowanych z półprzewodników II-VI oraz dichalkogenków metali przejściowych.

Ćwiczenie jest związane z laboratorium MBE (Molecular Beam Epitaxy – epitkasja z wiązek molekularnych). Celem ćwiczenia jest wytworzenie i zbadanie właściwości optycznych próbek półprzewodnikowych. Przedmiotem badań będą warstwy, studnie kwantowe, kropki kwantowe lub mikrownęki optyczne zbudowane z półprzewodników z grupy II-VI (np. ZnTe, ZnSe, CdTe, CdSe) oraz dichalkogenków metali przejściowych (np. MoSe2, MoTe2). Student weźmie udział w pracach przy MBE, we wstępnych pomiarach odbicia i transmisji nowych struktur, oraz w niskotemperaturowych pomiarach fotoluminescencji struktur kwantowych. Wnioski będą przydatne przy planowaniu nowych procesów wzrostu. Wybrane, najciekawsze próbki zostaną użyte do dalszych badań w laboratorium ultraszybkiej magnetospektroskopii.

Opiekun dr hab. Wojciech Pacuski


Fotoluminescencja nanokrystalicznych warstw ZnO domieszkowanych jonami metali przejściowych.

Przedmiotem badań prowadzonych w ramach ćwiczenia są nanokrystaliczne warstwy ZnO domieszkowane jonami takimi jak: żelazo, nikiel, wanad, mangan, kobalt. W wyniku specjalnie dobranych warunków wzrostu część wprowadzonych jonów magnetycznych podstawia pozycje kationowe materiału podstawowego. Z punktu widzenia ewentualnych zastosowań spintronicznych istotne jest stwierdzenie czy jony sprzęgają się poprzez oddziaływanie wymienne z nośnikami pasmowymi, a także określenie stanu ładunkowego jonów. Aby uzyskać odpowiedź na te pytania wykonane zostaną pomiary zintegrowanej i rozdzielonej czasowo fotoluminescencji, także w polu magnetycznym. Badane próbki pochodzą z Narodowego Laboratorium w Gizie.

Opiekun dr hab. Jan Suffczyński


Badanie emisji ciemnego ekscytonu w płaszczyźnie w kropce kwantowej CdTe/ZnTe

Najnowsze badania magnetospektroskopowe samoorganizowanych kropek kwantowych CdTe/ZnTe wskazują, że ciemny ekscyton może pełnić bardzo istotną rolę w tworzeniu się wysokich kompleksów ekscytonowych. Jego czas życia w zerowym polu magnetycznym jest bardzo długi w porównaniu z czasami rekombinacji jasnych kompleksów ekscytonowych. Rozważania teoretyczne wskazują, że jego emisja powinna być silnie ukierunkowana w płaszczyźnie kropki. W trakcie eksperymentu zbadana zostanie taka emisja dla kilku kropek kwantowych pobudzanych nierezonansowowo przy pomocy lasera impulsowego o niskiej częstości repetycji impulsów (4 MHz).

Opiekun prof. dr hab. Piotr Kossacki


Wysokorozdzielcze rentgenowskie badania warstw otrzymywanych metodą MBE lub metodą MOVPE

Rentgenowskie badania dyfrakcyjne pozwalają m.in. na określenia jakości krystalicznej badanego materiału. Dzięki pomiarom wysokorozdzielczym można uzyskać informacje m.in. o składzie, naprężeniach i grubości warstw epitaksjalnych. Zadaniem studenta będzie wykonanie na dyfraktometrze rentgenowskim wysokorozdzielczych pomiarów dyfrakcyjnych warstw otrzymanych metodą MBE lub MOVPE oraz wyznaczenie podstawowych parametrów sieciowych badanych struktur. Literatura: 1. Podstawy dyfracji promieni rentgenowskich - B.D.Cullity, 2. D. Keith Bowen, Brian K. Tanner, High Resolution X-ray Diffractometry and Topography.

Opiekun dr hab. Grzegorz Kowalski, i/lub dr Mateusz Tokarczyk Pracownia Rentgenowska ZFCS


Rentgenowskie badania dyfrakcyjne wielowarstw grafenowych na podłożu SiC - stała sieci struktury grafenowej

Wykonanie na dyfraktometrze rentgenowskim pomiaru dyfrakcyjnego wielowarstwy grafenowej na podłozu SiC. Orientacja podłoża metodą Lauego. Oszacowanie stałej sieci wielowarstwy grafenowej w kierunku osi heksagonalnej "c" na podstawie prawa Bragga. Literatura: [1] Podstawy dyfracji promieni rentgenowskich - B.D.Cullity [2] X-ray diffraction procedures - H.P.Klug L.E.Alexander.

Opiekun dr hab. Grzegorz Kowalski, Pracownia Rentgenowska ZFCS


Własności spintronicznych diód Esakiego.

Arsenek galu z manganem jest modelowym półprzewodnikiem dla spintroniki. Atomy Mn wbudowane w sieć GaAs dostarczają nie tylko swobodnych nośników, ale są również źródłem momentów magnetycznych. Dla zawartości Mn powyżej 1% materiał ten w odpowiednich warunkach staje się ferromagnetykiem – wykazuje uporządkowanie magnetyczne dalekiego zasięgu. Uporządkowaniu ulegają zarówno jony magnetyczne (Mn), jak i spiny swobodnych nośników. Stąd GaMnAs może stanowić dobre źródło spinowo spolaryzowanych elektronów(dziur), co potrzebne jest w urządzeniach spintronicznych. Taki proces wstrzykiwania spinów do półprzewodnika można efektywnie zrealizować w złączach p-n (GaMnAs-GaAs). Celem ćwiczenia są pomiary charakterystyk I(V) diód Esakiego (p-n). W szczególności interesujące jest, jak na kształt obserwowanych zależności wpływa temperatura i zewnętrzne pole magnetyczne.

Opiekun dr hab. Marta Borysiewicz


Spektroskopia impedancyjna struktur półprzewodnikowych.

Znaczna część współczesnych elektronicznych przyrządów półprzewodnikowych bazuje na heterostrukturach, złożonych z warstw różnych materiałów półprzewodnikowych. Jeśli na górze takiej kanapki zrobione zostaną kontakty elektryczne, a górna warstwa nie przewodzi prądu elektrycznego, lub kontakty są wysokooporowe, to prąd elektryczny pomiędzy takimi kontaktami nie popłynie, pomimo tego, że we wnętrzu może znajdować się materiał wysokoprzewodzący. Pomiary elektryczne wykonane dla prądu przemiennego umożliwiają dotarcie do takich przewodzących warstw i wyznaczenie ich własności elektrycznych. Głównym celem pracy będzie zbadanie własności galwanomagnetycznych warstw azotków galu i indu (oporność i efekt Halla) w zakresie częstości do około 200 kHz.

Opiekun prof. Michał Baj


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.

Opiekun prof. Adam Babiński


Pomiary czasowo-rozdzielcze nanostruktur azotkowych.

Ćwiczenie będzie polegało na zmierzeniu czasowo-rozdzielonej fotoluminescencji przy użyciu kamery smugowej, a następnie na analizie otrzymanych danych. Badane mogą być nanostruktury typu GaN/AlGaN lub GaInN/GaN (studnie kwantowe, nanodruty, kropki kwantowe itp).

Opiekun dr hab. Krzysztof Korona


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.

Opiekun dr Maciej Molas


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. Dotychczas zainteresowanie naukowców skupiało się w głównej mierze na półprzewodnikowych materiałach warstwowych, takich jak dichalkogenki metali przejściowych (np.: MoS2 , WS2) lub monochalkogenki metali (np.: InSe, Gase), których właściwości ekstremalnie zmieniają się przy przejściu od kryształu objętościowego do pojedynczych warstwy atomowej. Celem ćwiczenia jest pomiar widm fotoluminescencji oraz kontrastu optycznego na jednym z dwóch typów próbek: (i) wysokiej jakości cienkich płatkach materiałów warstwowych otrzymywanych przez zamykanie ich w heksagonalnym BN, (ii) sztucznie złożonych heterostrukturach van der Waalsa (vdW) przynajmniej dwóch różnych materiałów warstwowych, np.: WSe2 oraz InSe, w szerokim zakresie temperatur (5 K – 300 K) z wykorzystaniem do pobudzania laserów o różnej długości fali oraz światła białego. Proponowane badania mają na celu zbadanie wpływu grubości materiału oraz temperatury na właściwości optyczne tych materiałów.

Opiekun dr Maciej Molas


Lista dostępnych ćwiczeń z Zakładu Optyki Informacyjnej

Warstwowe metamateriały optyczne

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie modelowania (zaprojektowanie i określenie właściwości optycznych) wybranych cienkowarstwowych struktur metaliczno-dielektrycznych, czasem określanych jako optyczne metamateriały warstwowe, a następnie wykonanie jednej ze struktur techniką PVD. Strukturami będącymi przedmiotem badań będą 1. struktury dopasowane impedancyjnie do powietrza (metamateriał o jednostkowej składowej efektywnej przenikalności elektrycznej); 2. przezroczyste struktury składające się głównie z metalu; 3. struktury pozwalające na obrazowanie nadrozdzielcze (ang. superlens), 4. absorbery elektromagnetyczne dla zakresu bliskiej podczerwieni lub dla pełnego zakresu promieniowania ciała doskonale czarnego w temperaturze pokojowej (trochę jak stealth).

Opiekun: dr hab. Rafał Kotyński


Wykonanie modelu polimerowego ogniwa słonecznego.

Opiekun: prof. Tomasz Szoplik


Badanie własności dyspersyjnych i generacyjnych nieliniowych światłowodów fotonicznych w zmiennych warunkach temperaturowych.

Opiekun: dr hab. Ryszard Buczyński


Lista dostępnych ćwiczeń z Zakładu Optyki

Badanie właściwości optycznych ciekłokrystalicznych elastomerów.

Ciekłokrystaliczne elstomery (LCE) należą do tzw. inteligentnych materiałów (smart materials). Te, którymi zajmujemy się z Pracowni Nanostruktur Fotonicznych mogą zmieniać kształt, np. odwracalnie kurczyć się o kilkadziesiąt procent lub zginać, po oświetleniu. O topologii odkształceń decyduje kształt elementu oraz orientacja molekuł w matrycy polimerowej. Przewiduję samodzielne wykonanie mieszaniny LCE (cześć chemiczna), polimeryzację w komórce (część materiałowa) oraz badanie orientacji ciekłego kryształu przy pomocy mikroskopii polaryzacyjnej (optyka). Na deser może być próba przędzenia włókna z LCE.

Opiekun dr hab. Piotr Wasylczyk


Elementy wykonawcze z ciekłokrystalicznych polimerów w mikroskali.

Ciekłokrystaliczne elstomery (LCE) należą do tzw. inteligentnych materiałów (smart materials). Te, którymi zajmujemy się z Pracowni Nanostruktur Fotonicznych mogą zmieniać kształt, np. odwracalnie kurczyć o kilkadziesiąt procentsię lub zginać , po oświetleniu. Poza makroskopowymi elementami typu włókna, folie, możemy też przy pomocy układu do fotolitografii 3D wytwarzać z LCE elementy o wymiarach dziesiątek mikrometrów. Przewiduję samodzielne wykonanie mieszaniny LCE (cześć chemiczna), wykonanie komórki do orientacji molekuł (inżynieria) oraz wykonanie i obejrzenie pod mikroskopem elektronowym i optycznym mikro-walców kurczących się wzdłuż osi symetrii. Dla zaawansowanych bardziej złożone kształty.

Opiekun dr hab. Piotr Wasylczyk


Polimerowe elementy dyfrakcyje wytwarzane przy pomocy fotolitografii 3D.

Przy pomocy stacji roboczej do dwufotonowej trójwymiarowej fotolitografii (Nanoscribe) potrafimy w Pracowni Nanostruktur Fotonicznych wytwarzać z przezroczystych polimerów dowolne struktury z rodzielczością około 1 mikrona. Jedną z klas struktur o ciekawych własnościach optycznych są elementy dyfrakcyjne. Przewiduję naukę fotolitografii oraz zaprojektowanie, wykonanie i zbadanie transmisji światła przez strutkury typu "las kolumn" o różnej geometrii.

Opiekun dr hab. Piotr Wasylczyk


Advanced Laboratory for Nanostructure Engineering Part I

"Advanced Laboratory for Nanostructure Engineering Part I"

Exercises are performed in research groups under the supervision of individual researchers. Each student chooses the researcher and the subject. The list of proposed topics with tutors is listed below. Other exercises from the Department of Optics, Information Optics, Solid State Physics Department, from prof. Jacek Majewski and the Department of Chemistry needs to be arranged individually. In exceptional cases, exercise can be performed outside Uwlaboratories, provided that the second supervisor (with at least a PhD) will be from the Faculty of Physics and Chemistry of Warsaw University. Each case should be individually agreed with dr hab. Barbara Piętka. Rules: 1. Selected exercise need to be confirmed with lab supervisor, Dr. hab. Barbara Piętka (via emial providing the title of exercise and surname of the supervisor together with an email contact). 2. The exercise is 45 hours, in the winter semester. In weekly class schedule, students should independently take into account the time and date for the exercise. 3. Grading is based on a written report. A copy of the report together with a grade should be sent to dr hab. Barbara Piętka via emial. 4. All students wishing to carry out an exercise in the framework of the Laboratory must be subscribed on the subject in USOS.

List of available exercises at the Department of Solid State Physics

Ferromagnetic resonances in topological insulators. Supervisor dr hab. Agnieszka Wołoś

Magnetophotoluminescence of semiconductor microcavities. Supervisor dr hab. Barbara Piętka

Monolayer WSe2 in dielectric microcavities. Supervisor mgr Mateusz Król, dr hab. Barbara Piętka

Photoluminescence of exciton-polariton localised states in semiconductor microcavities. Supervisor mgr Rafał Mirek, dr hab. Barbara Piętka

Optical properties of ferrofluids. Supervisor dr hab. Jacek Szczytko

Magnetic properties of nanoparticles up-converting studied at the SQUID magnetometer. Supervisor dr hab. Jacek Szczytko

Microphotoluminescence of single layers of metal dichalcogenides by confocal microscpoy methods. Supervisor dr hab. Jacek Szczytko

Optical spectroscopy of semiconductor quantum structures (quantum wells, quantum dots, nanowires). Supervisor prof. Roman Stępniewski, prof. Andrzej Wysmołek

Optical spectroscopy of carbon nanostructure (graphene, graphene oxide). Supervisor prof. Andrzej Wysmołek, dr Johannes Binder

Growth and characterization of epitaxial hexagonal boron nitride. Supervisor mgr Krzysztof Pakuła, prof. Andrzej Wysmołek, prof. Roman Stępniewski

SERS studies of molecules and semiconductor structures. Supervisor dr Johannes Binder, prof. Andrzej Wysmołek

Studies of hybrid structures with 2D crystals. Supervisor dr Igor Własny, dr Johannes Binder, prof. Andrzej Wysmołek

Electron plasma excitations in CdTe / CdMgTe quantum wells. Supervisor dr hab. Jerzy Łusakowski

Epitaxy and investigation of the optical properties of low dimensional structures made of II-VI semiconductors. Supervisor dr Wojciech Pacuski

Photoluminescence of nanocrystalline ZnO layers doped with transition metal ions. Supervisor dr Jan Suffczyński

Dark exciton in a plane emission in CdTe / ZnTe quantum dot. Supervisor prof. Piotr Kossacki

X-ray diffraction studies of multilayer graphene on a SiC substrate - determination of graphene lattice structure constant. Supervisor dr hab Grzegorz Kowalski, X-ray Laboratory of ZFCS

Properties of the spintronic Esaki diodes. Supervisor dr hab. Marta Borysiewicz

Impedance spectroscopy of semiconductor structures. Supervisor prof. Michał Baj

The optical properties of molybdenum disulfide (MoS2). Supervisor prof. Adam Babiński

Time-resolved spectroscopy of nitride nanostructures. Supervisor dr hab. Krzysztof Korona

Exciton-phonon interactions in thin layers of transition metal dichalcogenides. Supervisor dr Maciej Molas

Exciton complexes in two-dimmensional van der Waals structures. Supervisor dr Maciej Molas

List of available exercises at the Department of Information Optics

Layered optical metamaterials. Supervisor dr hab. Rafał Kotyński.

Realization of the polymer solar cell model. Supervisor prof. Tomasz Szoplik.

The study dispersion and formation properties of nonlinear photonic fiber in varying temperature conditions. Supervisor dr hab. Ryszard Buczyński.

Osobiste
Przestrzenie nazw

Warianty
Działania
Nawigacja
Narzędzia