Tematy prac licencjackich 2009/2010 (tok zwykły)

„Właściwości magnetyczne ciekłych kryształów z jonami Ni(II)” –dr J. Szczytko, pokój 129
Pomiar namagnesowania uporządkowanych molekuł zawierających jony magnetyczne na magnetometrze SQUID. Magnetyczne ciekłe kryształy - czyli duże molekuły zawierające jony niklu Ni(II) - można zmusić do różnego uporządkowania w przestrzeni. Na Wydziale Chemii UW zsyntetyzowano próbki, które zostały następnie zorientowane na szklanym podłożu. Ponieważ wzajemne ułożenie molekuł decyduje o wzajemnym oddziaływaniu pomiędzy centrami magnetycznymi Ni(II) pomiar namagnesowania dostarczy informacji na temat kierunku i siły tego oddziaływania
„Własności magnetooptyczne zawiesiny nanocząstek kobaltu – sterowny komputerowo układ do pomiarów magnetooptycznych" – dr Jacek Szczytko, pokój 129
Oprogramowanie układu eksperymentalnego w środowisku LabView, służącego do pomiarów magnetooptycznych na zawiesinie nanocząstek. Tematem pracy byłby przed wszystkim program sterujący pomiarami magnetooptycznymi, którym natężenie światła zbierane by było w funkcji pola magnetycznego przez układ składający się z ciekłokrystalicznego modulatora światła oraz woltomierzy fazo-czułych (Lock-In). Układ zostałby przetestowany na zawiesinie nanocząstek kobaltu.
„Program do wizualizacji i wstępnej analizy danych namagnesowania zebranych na magnetometrze SQUID” – dr J. Szczytko, pokój 129
Program do analizy danych, napisany w Java, C++, Visual Basic itp. (preferowana Java). Magnetometr typu SQUID znajdujący się w Instytucie Fizyki Doświadczalnej został gruntownie odnowiony - m.in. został wymieniony komputer sterujący zbieraniem danych. Program zapisuje dane w postaci kolumn tekstowych. Celem pracy jest napisanie programu, który by wstępnie analizował te dane, przeliczał jednostki, uwzględniał diamagnetyczny wkład uchwytów itp.
"Opracowanie wyników badań magnetoopycznych HgSe w dalekiej podczerwieni" – dr hab. Andrzej Witowski, pokój 130-piwnica
Półprzewodniki HgSe należą do grupy materiałów z tak zwaną zerową przerwą energetyczną. Mimo lat badań jeszcze nie wszystkie szczegóły ich struktury pasmowej zostały wyjaśnione. Interpretacja wyników pomiarów magnetoabsorpcji w dalekiej podczerwieni ma szansę choć częściowo zapełnić tę lukę. Z doświadczenia znane są energie i pola magnetyczne rezonansowych przejść między poziomami Landaua. Posługując się modelem Pidgeona-Browna opisującym strukturę energetyczną HgSe w polu magnetycznym nożna wyznaczyć parametry modelu, a więc uzyskać informacje jak wygląda i jak zachowuje się w polu magnetycznym struktura pasmowa HgSe. Mile widziana znajomość Matlaba.
"Tranzystory polowe jako detektory promieniowania THz" – dr hab. J. Łusakowski, pokój 154
Praca polega na omówieniu podstawowych prac poświęconych zastosowaniu tranzystorów polowych jako detektorów promieniowania THz.
Spektroskopia struktur węglowych na podłożu SiC – dr hab. Andrzej Wysmołek, pokój 128
Według najnowszych światowych przewidywań struktury węglowe, a zwłaszcza grafen (pojedyncza, płaska warstwa węglowa o strukturze plastra miodu) mogą stać się podstawą dalszego rozwoju elektroniki. Realizacja tych zamierzeń wymaga jednak opanowania technologii otrzymywania warstw węglowych o grubości kilku warstw atomowych, przy zachowaniu ich wysokiej jakości strukturalnej i wysokim stopniu kontroli własności elektrycznych. Obiecującą metodą wytwarzania grafenu jest wygrzewanie węglika krzemu (SiC) w wysokiej temperaturze (ok. 1600 C). Ostatnio w ramach ścisłej współpracy pomiędzy Wydziałem Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Instytutem Technologii Materiałów Elektronicznych uzyskane zostały (po raz pierwszy w Polsce) cienkie warstwy węglowe na węgliku krzemu. Są one przedmiotem intensywnych badań realizowanych we współpracy międzynarodowej. W ramach prowadzonej pracy licencjackiej wykorzystywany będzie efekt rozpraszania Ramanowskiego w celu zbadania wpływu rodzaju podłoża (orientacja, domieszkowanie) na właściwości otrzymywanej warstwy i efektów oddziaływania między warstwą a podłożem SiC. Uzupełnieniem tych pomiarów mogą być pomiary elektryczne i badania z użyciem mikroskopii sił atomowych (AFM). Badania prowadzone na poziomie licencjackim mogą następnie być rozwinięte w ramach pracy magisterskiej.
Badania mikroskopowe struktur węglowych na podłożu SiC – prof. dr hab. Roman Stępniewski, pokój 128
Według najnowszych światowych przewidywań struktury węglowe, a zwłaszcza grafen (pojedyncza, płaska warstwa węglowa o strukturze plastra miodu) mogą stać się podstawą dalszego rozwoju elektroniki. Realizacja tych zamierzeń wymaga jednak opanowania technologii otrzymywania warstw węglowych o grubości kilku warstw atomowych, przy zachowaniu ich wysokiej jakości strukturalnej i wysokim stopniu kontroli własności elektrycznych. Obiecującą metodą wytwarzania grafenu jest wygrzewanie węglika krzemu (SiC) w wysokiej temperaturze (ok. 1600 C). Ostatnio w ramach ścisłej współpracy pomiędzy Wydziałem Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Instytutem Technologii Materiałów Elektronicznych uzyskane zostały (po raz pierwszy w Polsce) cienkie warstwy węglowe na węgliku krzemu. Są one przedmiotem intensywnych badań realizowanych we współpracy międzynarodowej. W ramach prowadzonej pracy licencjackiej prowadzone będą pomiary z wykorzystaniem Mikroskopii Sił Atomowych oraz Skaningowego Mikroskopu Tunelowego, mające na celu zbadanie wpływu rodzaju podłoża (orientacja, domieszkowanie) na właściwości otrzymywanej warstwy (morfologia, rozkład potencjałów). Badania prowadzone na poziomie licencjackim mogą następnie być rozwinięte w ramach pracy magisterskiej.
Spektroskopia niskowymiarowych struktur azotkowych – prof. dr hab. Roman Stępniewski, pokój 128
Badanie azotków i struktur azotkowych (GaN, AlGaN i inne) jest prowadzone w Zakładzie Fizyki Ciała Stałego (ZFCSt) we współpracy z licznymi laboratoriami w Polsce i za granicą od wielu lat. Obecnie we współpracy z firmą Ammono pojawiła się możliwość otrzymywania najwyższej jakości struktur azotowych o obniżonej wymiarowości (studnie kwantowe, kropki kwantowe). Jest to możliwe dzięki rozpoczętej w ZFCSt a rozwiniętej w tej firmie unikatowej technologii wzrostu objętościowego azotku galu (największe kryształy objętościowe GaN na świecie!).
W ramach prowadzonej pracy licencjackiej przewiduje się pomiary mikroluminescencji wysokiej jakości niskowymiarowych struktur azotowych (studnie kwantowe, kropki kwantowe) otrzymywanych w technologii MOVPE (Metal Organic Vapour Phase Epitaxy) dostępnej w naszym zakładzie. Przewiduje się, że tak hodowane próbki stanowić będą „nową jakość” umożliwiającą dostęp do nowych zjawisk fizycznych występujących w „świecie o obniżonej wymiarowości”. Równolegle z wykorzystaniem podłoży z firmy AMMONO prowadzone będą badania porównawcze struktur hodowanych na podłożach z szafiru przy wykorzystaniu unikatowej technologii opracowanej przez Krzysztofa Pakułe. Badania prowadzone na poziomie licencjackim mogą następnie być rozwinięte w ramach pracy magisterskiej.
Spektroskopia Ramanowska kryształów objętościowych GaN (kryształy z firmy Ammono) – dr hab. Andrzej Wysmołek, pokój 128
AMMONO Sp. z o. o. jest jedyną firmą na świecie wytwarzającą płytki monokrystalicznego azotku galu (GaN) o wymiarach średnicy powyżej 1 cala i niewygiętej powierzchni. Dzięki podpisanej umowie o współpracy między Uniwersytetem Warszawskim a firmą AMMONO i posiadanej przez nas technologii MOVPE możemy wykorzystywać te podłoża do otrzymywania wysokiej jakości struktur kwantowych na bazie GaN. Proponowany temat pracy licencjackiej poświęcony jest badaniom rozpraszania Ramanowskiego takich podłoży. Równolegle z wykorzystaniem podłoży z firmy AMMONO prowadzone będą badania porównawcze warstw hodowanych na podłożach z szafiru przy wykorzystaniu unikatowej technologii opracowanej przez Krzysztofa Pakułe. Badania prowadzone na poziomie licencjackim mogą następnie być rozwinięte w ramach pracy magisterskiej.
Efekt Halla w krysztale metalicznego GaAs:Te z niewielkim nieporządkiem strukturalnym – długofalowymi statycznymi deformacjami sieci krystalicznej – dr inż. Tomasz Słupiński, pokój 16 (budynek warsztatów, Pasteura 7)
W bardzo silnie domieszkowanym monokrysztale półprzewodnika GaAs:Te (domieszka telluru daje przewodnictwo elektryczne typu n) atomy domieszek zaczynają wzajemnie wpływać na siebie chemicznie. Prowadzi to do pojawiania się częściowego porządku konfiguracyjnego atomów domieszek w sieci krystalicznej – domieszki przestają być rozmieszczone całkiem przypadkowo w sieci kryształu. Jedną z konsekwencji jest obserwowany doświadczalnie fakt, że koncentracja elektronów przewodnictwa zaczyna być mniejsza niż koncentracja domieszek. Inną konsekwencją jest pojawienie się długofalowych naprężeń i zniekształceń (deformacji) sieci kryształu. Deformacje takie zostały zmierzone przy użycie dyfrakcji i rozpraszania promieni x dla kryształów będących podstawą niniejszej pracy. Długość falowa tych deformacji jest porównywalna do długości fali de Broglie’a elektronu w sieci krystalicznej, a więc elektrony przewodnictwa odczuwają takie niedoskonałości kryształu i ruch elektronów przewodnictwa ulega dodatkowemu rozpraszaniu. Przedmiotem pracy licencjackiej będzie próba bardziej dokładnego zrozumienia rozpraszania elektronów przewodnictwa w takim przypadku. Praca będzie zawierała elementy doświadczalne (np. pomiary transportu elektrycznego), próbę opisania teoretycznego opartą na literaturze i własnych obliczeniach, a także pozwoli autorowi poznać elementy technologii materiałów. Praca będzie realizowana w pracowni wzrostu kryształów ZFCSt. Nacisk na wymienione elementy pracy będzie zależał od zainteresowań studenta.
Elektryczne własności grafenu – dr Marta Gryglas-Borysiewicz, pokój 29 – piwnica (prof. Baj)
Od czasu odkrycia nanorurek węglowych stale rośnie zainteresowanie różnymi odmianami węgla. W szczególności, wiele uwagi poświęca się grafitowi i jego odmianie: grafenowi, który jest pojedynczą warstwą atomów węgla, nie sprzężoną (albo słabo) z kolejnymi płaszczyznami węglowymi. Okazuje się, że elektrony w takiej pojedynczej warstwie mają dość niezwykle własności – zależność energii od wektora falowego E(k) nie jest paraboliczna, tylko liniowa, jak dla fotonu. Konsekwencją tego jest zerowa masa efektywna (stąd mówi się o cząstkach Diraca, „relatywistycznych” elektronach) i duże ruchliwości nośników w temperaturze pokojowej (przekraczające 100 000 cm2/Vs). Zatem potencjalnie istnieje możliwość realizacji szybkiej elektroniki, być może działającej w reżimie balistycznym (rozmiar aktywnych elementów < średnia droga swobodna), która mogłaby zastąpić elektronikę krzemową. Więcej na: http://en.wikipedia.org/wiki/Graphene. W ramach badań zostaną przeprowadzone pomiary tensora oporności zostaną zbadane własności elektryczne próbek grafenu, o różnych grubościach, hodowanych na SiC. Celem będzie ustalenie, z jakiego rodzaju nośnikami mamy do czynienia („relatywistycznymi” czy klasycznymi), określenie ich ruchliwości i koncentracji. Pomiary tensora przewodnictwa zostaną wykonane dla temperatury ciekłego helu, w polach do 7T.
Szum śrutowy i fluktuacje w układach i przyrządach półprzewodnikowych – dr Jacek Przybytek, pokój 29 - piwnica
Temat oparty jest o istniejący układ do pomiarów fluktuacji napięcia i prądu. Może także bazować na pracach przeglądowych (w języku angielskim!). Temat dosyć szeroki – jest pewne pole wyboru zjawisk, którymi mógłby zająć się student.
Elementami, z którymi zapoznaje się student w trakcie wykonywania pracy mogłyby by być:
1.od strony eksperymentalnej technika wykonywania pomiarów fluktuacji elektrycznych z uwzględnieniem zakłóceń tego pomiaru przez sam układ pomiarowy (szumy własne przyrządów oraz wzmacniaczy operacyjnych) oraz przez otoczenie (wpływ dobrego ekranowania na wynik pomiaru).
2.od strony fizyki aplikacyjnej ze znaczeniem szumów w przyrządach półprzewodnikowych
3.od strony fizyki ogólnej praca pozwala zapoznać się z różnymi źródłami fluktuacji obserwowanych w pomiarach elektrycznych oraz sposobem ich opisu (szum śrutowy, szum generacyjno-rekombinacyjny, szum 1/f, szum telegraficzny). Odpowiednie pomiary szumu termicznego oporników lub śrutowego diód półprzewodnikowych mogłyby pozwolić na wyznaczanie stałej Boltzmanna kB lub ładunku elementarnego e.
4.od strony bieżącej działalności naukowej student mógłby wziąć udział w
a)pomiarach szumu śrutowego prądu tunelowego płynącego przez pojedynczą barierę tunelową w układzie GaAs/AlAs/GaAs (przypadkowy charakter procesu tunelowania oraz różne mechanizmy uczestniczące w transporcie elektronów przez barierę tunelową mają swoje odzwierciedlenie w charakterystykach szumowych prądu tunelowego);
b)pomiarach charakterystyk prąd-napięcie w drutach kwantowych oraz pomiarach fluktuacji prądu/ napięcia w tym układzie
5.praca pozwala także na zapoznanie się ze sposobami statystycznej analizy sygnałów czasowych w środowisku Matlab oraz z automatyzacją pomiarów za pomocą interfejsu GPIB-488 w tym środowisku.
Badania transportu elektronowego w drucie kwantowym – dr Jacek Przybytek, pokój 29 - piwnica
Posiadane przez nas struktury – druty kwantowe nie były dotychczas przez nas badane. W pomiarach magnetotransportu elektronowego oraz fluktuacji prądu powinno dać się zobaczyć wpływ kwantowania przestrzennego związanego z ograniczeniem poprzeczych rozmiarów półprzewodnika. Temat oparty jest o istniejący układ do pomiarów fluktuacji napięcia i prądu. Praca pozwala między innymi na zapoznanie się ze sposobami statystycznej analizy sygnałów czasowych w środowisku Matlab oraz z automatyzacją pomiarów za pomocą interfejsu GPIB-488 w tym środowisku.
Badania elektrooptyczne struktur kwantowych GaN/AlGaN – dr Aneta Drabińska, pokój 130
AMMONO Sp. z o. o. jest jedyną firmą na świecie wytwarzającą płytki monokrystalicznego azotku galu (GaN) o wymiarach średnicy powyżej 1 cala i niewygiętej powierzchni. Dzięki podpisanej umowie o współpracy między Uniwersytetem Warszawskim a firmą AMMONO i posiadanej przez nas technologii MOVPE możemy wykorzystywać te podłoża do otrzymywania wysokiej jakości struktur kwantowych na bazie GaN. Proponowany temat pracy licencjackiej poświęcony jest badaniom takich struktur metodą odbicia elektromodulacyjnego, dzięki któremu możemy otrzymać wiele interesujących parametrów takich struktur, jak np. wielkość wbudowanych Pol elektrycznych w strukturę. Niezależnie od prowadzenia badań podstawowych, docelowym kierunkiem tych badań jest uzyskanie struktur użytecznych np. dla wytwarzania biosensorów. Równolegle z wykorzystaniem podłoży z firmy AMMONO prowadzone będą badania porównawcze analogicznych struktur hodowanych na podłożach z szafiru przy wykorzystaniu unikatowej technologii opracowanej przez Krzysztofa Pakułe
ZnO domieszkowany kobaltem dla zastosowań w nowych urządzeniach optycznych – dr Jan Suffczyński, pokój 125/126
Tlenek cynku domieszkowany kobaltem wykazuje szereg unikalnych własności wskazujących na możliwość praktycznego zastosowania tego materiału w przyszłych urządzeniach spintronicznych i magnetooptycznych.
W ramach pracy licencjackiej zbadana zostanie fotoluminescencja i absorpcja warstw Zn(Co)O w polu magnetycznym. Pomiary będą miały na celu określenie natury mało dotąd badanych przejść optycznych obserwowanych w sąsiedztwie spektralnym przerwy energetycznej tego materiału, a także stwierdzenie, w jaki sposób ferromagnetyczny charakter Zn(Co)O przejawia się w jego odpowiedzi optycznej. Zrealizowanie powyższego celu jest ważne dla określenia przydatności Zn(Co)O dla ew. zastosowania przy wytworzeniu izolatorów optycznych nowego typu, a także innych urządzeń wykorzystujących efekty magnetooptyczne.
Badane próbki pochodzą z Instytutu Fizyki PAN w Warszawie.
Badanie rozkładu przestrzennego emisji kropek kwantowych ze struktur fotonicznych – dr Wojciech Pacuski, pokój 125/126
Istotnym ograniczaniem badań i zastosowań kropek kwantowych jest małe prawdopodobieństwo (około 3%), iż wyświecony przez kropki foton opuści strukturę półprzewodnikową. Zjawisko to jest wynikiem całkowitego wewnętrznego odbicia. Sposobem na ominięcie tego problemu jest umieszczenie kropek kwantowych w strukturze fotonicznej, takiej jak np. mikrokolumna (ang. micropillar) z mikrownęką. Dotychczasowe badania takich struktur fotonicznych skupiały się na emisji światła w kierunku równoległym do osi kolumny. W proponowanej pracy zajmiemy się badaniem modów własnych, które nie mogą być zaobserwowane z kierunku równoległego do osi kolumny, dlatego wiadomo o nich stosunkowo niewiele. Podstawową techniką pomiarową będzie mikrofotoluminescencja w niskich temperaturach. Badane będą kropki kwantowe CdTe umieszczone w mikrownękach nowego typu, utworzonych na bazie ZnTe. Wyniki badań przyczynią się do pełniejszego zrozumienia ciekawego układu fizycznego i posłużą do udoskonalenia techniki wytwarzania mikrokolumn.
Dynamika świecenia kropek kwantowych w strukturach fotonicznych – mgr Tomasz Jakubczyk/ prof. dr hab. Jan Gaj, pokój 125/126
Struktury fotoniczne wykazują zdolność do modyfikacji zarówno kierunku jak i dynamiki emisji światła wysyłanego przez emitery umieszczone w ich wnętrzu. Przedmiotem badań będą nowe struktury fotoniczne dopasowane sieciowo do ZnTe, opracowane niedawno na uniwersytecie w Bremie przez doktora Wojciecha Pacuskiego. Tematem pracy jest zbadanie, jak silnie struktury te wpływają na tempo emisji światła z kropek kwantowych. Badania takie mają znaczenie m. in. dla opracowania jednofotonowych źródeł światła na potrzeby kryptografii kwantowej.