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

dr Oksana Yastrubchak (V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics of National Academy of Sciences of Ukraine)

Fundamental properties of (Ga,Mn)As: evolution from paramagnetic through superparamagnetic to ferromagnetic phase

Abstract(pdf file)

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Igor Własny (IFD UW)

Modyfikacja heksagonalnego azotku boru za pomocą skupionej wiązki laserowej

Tematem wystąpienia będzie zjawisko zmiany stanu obsadzeń w heksagonalnym azotkiem boru (h-BN) wywołanych skupioną wiązką światła. W ramach prezentacji przedstawione zostaną wyniki eksperymentalne uzyskane na cienkich warstwach h-BN, które pokazują zarówno zmiany struktury krystalograficznej - widma ramanowskie pokazują powstawanie naprężeń w materiale, oraz stanie ładunkowym próbek - mikroskopia sił elektrostatycznych wskazuje na pojawianie się stabilnych i trwałych pól elektrycznych. Zjawisko to może być wykorzystywane do kontroli własności innych materiałów dwuwymiarowych w ramach heterostruktur, co zostanie omówione na przykładzie heterostruktury grafen/h-BN

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Jakub Kobak (Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski)

Zastosowanie kropki kwantowej CdTe/ZnTe do wyznaczania struktury energetycznej pojedynczego jonu Co2+ oraz do optycznej manipulacji spinami jąder atomowych

Optyka ekscytonowa jest wygodną techniką eksperymentalną pozwalającą na precyzyjne badania stanów spinowych obiektów znajdujących się w półprzewodnikowych kropkach kwantowych. Wykorzystując oddziaływanie wymienne s,p-d pomiędzy nośnikami a jonem magnetycznym wbudowanym w pojedynczą kropkę kwantową możliwa jest manipulacja stanem spinowym jonu. W przypadku jonów metali przejściowych o niezerowym momencie orbitalnym występowanie lokalnego naprężenia w kropce kwantowej prowadzi do rozszczepienia stanów spinowych (ΔIon) już w zerowym polu magnetycznym. Jednak ze względu na fakt, iż rozszczepienie głównych linii emisyjnych neutralnego ekscytonu nie dostarcza informacji o strukturze stanów spinowych jonu, jak dotąd nie istniała bezpośrednia oraz precyzyjna metoda wyznaczania parametru ΔIon. Pierwsza część seminarium poświęcona zostanie właśnie temu zagadnieniu. Zaprezentowane zostaną techniki eksperymentalne oraz wyniki bezpośredniego pomiaru rozszczepienia stanów spinowych pojedynczych jonów Co2+ w kropkach CdTe.
W drugiej części seminarium podjęta zostanie tematyka oddziaływania nadsubtelnego pomiędzy nośnikami związanymi w kropce kwantowej a jądrami atomowymi. Tego typu badania przeprowadzone na kropkach kwantowych III-V doprowadziły do głębokiego zrozumienia zjawisk związanych ze spinami jądrowymi oraz rozwoju zaawansowanych technik eksperymentalnych. W przypadku kropek II-VI badania spinów jądrowych są niezwykle wymagającym wyzwaniem ze względu na subtelność badanych efektów wynikającą ze znacząco niższej magnetyzacji pochodzącej od spinów jądrowych. Dotychczasowe pośrednie badania opierają się na analizie dynamiki elektronowych stanów spinowych i są ograniczone jedynie do zakresu stosunkowo niskich pól magnetycznych. W czasie seminarium przedstawione zostaną wyniki wyrafinowanych eksperymentów pozwalających na bezpośrednią manipulację spinami jądrowymi w pojedynczych kropkach kwantowych II-VI.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. Mikhail G. Brik (College of Sciences, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing, People's Republic of China; Institute of Physics, University of Tartu, Estonia; Institute of Physics, J. Długosz University, Częstochowa, Poland)

"Light” it be, or a computational insight into the optical materials properties

Abstract(pdf file)

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Jacek Kasprzak (Institut NEEL CNRS, Grenoble)

Single quantum dot coherence enhanced with nanophotonics

Harvesting and control of the coherence generated by single emitters in solids is a prerequisite for their use in future optical information technologies. Over the last decade, four-wave mixing micro-spectroscopy (FWM) [1] has emerged as a successful approach to access coherence dynamics of excitons confined in individual quantum dots (QDs). The challenge of this experiment lies in distinguishing a weak response of a QD exciton from the resonant excitation background, dominating the signal typically by ten orders of magnitude in the intensity. Recently, we have demonstrated that using suitable nanophotonic devices [1,2,3,4,5] one can amplify the field around the QD, enhancing generation of the excitonic FWM signals, and drastically reducing the resonant background. I will show how this strategy has helped us to progress in the investigations of optical coherence of individual excitons, by accessing the FWM dynamics with a high signal-to-noise ratio. I will then focus on my current efforts to achieve the long-range radiative coupling within a pair of QDs, by exploiting propagative coherence in deterministically defined photonic waveguides. As an outlook, I will highlight ideas, which now emerge from combining coherent nonlinear nanophotonics with optomechanics and two-dimensional materials [6,7].
[1] F. Fras et al. “Multi-wave coherent control of a solid-state single emitter” Nat. Photon. 10, 155 (2016)
[2] J. Kasprzak et al. “Up on the Jaynes-Cummings ladder of a quantum dot-microcavity system” Nat. Mater. 9, 304 (2010)
[3] W. Pacuski et al. “Antireflective photonic structure for coherent nonlinear spectroscopy of single magneticquantum dots” Crys. Growth & Design (2017)
[4] Q. Mermillod et al. “Harvesting, Coupling, and Control of Single-Exciton Coherences in Photonic WaveguideAntennas” Phys. Rev. Lett. 116, 163903 (2016)
[5] T. Jakubczyk et al. “Impact of phonons on dephasing of individual excitons in deterministic quantum dot microlenses” ACS Photon. 3, 2461 (2016)
[6] T. Jakubczyk et al. “Radiatively Limited Dephasing and Exciton Dynamics in MoSe2 Monolayers Revealed withFour-Wave Mixing Microscopy” Nano Lett. 16, 5333 (2016)
[7] T. Jakubczyk et al. “Impact of environment on dynamics of exciton complexes in a WS2 monolayer” 2D Materials, 10.1088/2053-1583/aabc1c, (2018)

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Rafał Pietruszka (Instytut Fizyki PAN)

Nowe podejście w konstrukcji wydajnych ogniw fotowoltaicznych ZnO/Si

Tematem wystąpienia będzie omówienie wyników dla opracowanej przez nas w Instytucie Fizyki PAN nowej, oryginalnej architektury fotowoltaicznych ogniw krzemowych. Nasze rozwiązanie opiera się na wytwarzaniu heterozłącza pomiędzy n-typu warstwą ZnO a p-typu warstwą krzemową ze zmodyfikowaną górną elektrodą. Cienkie warstwy tlenkowe (AZO, ZnO, Zn1-xMgxO) oraz nanosłupki ZnO wzrastane są przy użyciu technologii ALD i hydrotermalnej (nasza oryginalna i opatentowana technologia) na p-typu podłożu krzemowym. Na chwilę obecną sprawności ogniw PV dla zmodyfikowanej przez nas pierwszej generacji tych ogniw wynoszą 14%. Opracowaną przez nas technologię modyfikujemy obecnie w celu zastosowania w ogniwach innych generacji, w tym organicznych, perowskitowych lub z wykorzystaniem efektów plazmonicznych.

Współautorzy - dr B.S. Witkowski, prof. M. GodlewskiInstytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk, Aleja Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

mgr Ewa Grzanka (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Homogenizacja i rozkład studni kwantowych InGaN/GaN w wysokich temperaturach podczas wzrostu warstw typu p

Homogenizacja i rozkład studni kwantowych InGaN/GaN w wysokich temperaturach podczas wzrostu warstw typu p.
E.Grzanka^1,2, J. Smalc-Koziorowska^1,2, Sz. Grzanka^1,2, L.Marona^1,2, R.Czernecki^1,2,
G.Staszczak¹ , A.Lachowski^1,3*, S.Kret⁴, M.Grabowski¹, T.Suski¹, P.Perlin^1,2,
M.Leszczynski^1,2
¹ Instytut Wysokich Ciśnień PAN, Sokołowska 29/37, 01-142 Warszawa, Polska
² TopGaN Ltd., Sokołowska 29/37, 01-142 Warszawa, Polska
³ Wydział Inżynierii Materiałowej PW, Wołoska 141, 02-507 Warszawa, Polska
⁴ Instytut Fizyki PAN, Al.Lotników 29/37, 02-668 Warszawa, Polska
Studnie kwantowe InGaN/GaN stanowią część aktywną struktur laserowych (LD) i diod elektroluminescencyjnych (LED) emitujących światło w zakresie od ultrafioletu do zielonego. Tematem naszych badań jest ustalenie wpływu wysokiej temperatury wzrostu warstw typu p na zmianę rozkładu In w studniach kwantowych InGaN/GaN czyli na homogenizację tychże studni tuż przed ich rozkładem oraz sam proces rozkładu.Wykorzystane przez nas struktury hodowano metodą MOCVD.W czasie seminarium przedstawione zostaną wyniki pomiarów elektroluminescencji-EL, temperaturowo zależnej fotoluminescencji-TPL, dyfrakcji rentgenowskiej HR-XRD , mikroskopii transmisyjnej-TEM oraz katodoluminescencji-CL, pokazujące iż w podwyższonej temperaturze wzrostu warstw typu p zachodzi zmniejszenie lub przegrupowanie klastrów indu w studniach kwantowych. Pokazane zostaną również różnice w rozkładzie studni kwantowych w zależności od np. zawartości In, użytego podłoża czy szerokości studni kwantowych i wiele innych.

room 0.03, Pasteura 5 at 10:15

dr hab. Michał Zieliński, prof. UMK (Instytut Fizyki UMK w Toruniu)

Obliczenia atomistyczne: od kropek kwantowych do solotroniki

W wykładzie omówię wyniki teoretyczne uzyskane dla całej gamy nanostruktur półprzewodnikowych: od kropek kwantowych o mieszanym składzie chemicznym, poprzez kwazimolekuły zbudowane z kropek kwantowych w drutach kwantowych, aż do przecinków kwantowych o wysokim stopniu deformacji kształtu. Omówię także rozwijane przez mój zespół metody umożliwiające wysokowydajne obliczenia atomistyczne dla nanostruktur zawierających wiele milionów atomów. Metody te rozwijane są m.in. w celu badania własności widmowych układów domieszek fosforu w krzemie pod kątem przyszłych zastosowań w elektronice.
Seminarium wyjątkowo w sali 0.03

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Michał Karpiński (Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski)

Kształtowanie widmowe jednofotonowych impulsów światła

Widmowy stopień swobody światła może być wykorzystywany do kodowania i przesyłania informacji kwantowej. W związku z tym istotna staje się możliwość modyfikacji profili widmowych oraz czasowych jednofotonowych impulsów światła. Podczas seminarium opowiem o metodach modyfikacji widmowej kwantowego światła wykorzystujących elektro-optyczną modulację fazy. Metoda ta pozwala zmienić profil czasowo-widmowy impulsu świetlnego w sposób deterministyczny oraz co do zasady unitarny, to znaczy nie wykorzystujący filtrowania ani wzmocnienia. W szczególności przedstawię wyniki doświadczalne dotyczące wydajnej zmiany szerokości widmowej jednofotonowych impulsów światła oraz omówię ich znaczenie w kontekście rozwoju sieci kwantowych.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Szymon Malinowski (Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski)

Zmieniające się niebo czyli chmury i globalne ocieplenie

Zmiany temperatury przy powierzchni naszej planety są efektem zmian w bilansie energii tej powierzchni.Na bilans ten wpływ mają przede wszystkim: strumień energii promieniowania krótkofalowego (słonecznego) wraz z albedo,strumienie promieniowania długofalowego (daleka podczerwień) od atmosfery i od powierzchni planety oraz nieradiacyjny transport ciepła przez konwekcję i ciepło utajone (parowanie i opad).W każdym elemencie bilansu energii niezwykle ważną i nie do końca poznaną rolę odgrywają chmury.Jak zmieniają się chmury w zmienianym przez nas klimacie? Czy wzmacniają czy spowalniają globalne ocieplenie? Jakie luki w wiedzy na ten temat mamy?O tym będę mówił na seminarium.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Ryszard Buczko (Instytut Fizyki PAN)

Jak zbudować topologiczny tranzystor? Rozszczepienie stożków Diraca na między-wierzchni topologiczno/trywialnej

Przedstawię wyniki badań właściwości nietrywialnych stanów elektronowych na powierzchni stopów krystalicznych (Pb,Sn)Se należących do klasy Topologicznych Izolatorów Krystalicznych. Na powierzchni kryształów istnieją topologicznie chronione niezdegenerowane stany o helikalnej strukturze spinowej i liniowej zależności energii od wektora falowego. Dobrze zdefiniowany kierunek polaryzacji spinowej zależnej od kierunku pędu elektronu pozwala myśleć o zastosowaniach takich materiałów w urządzeniach spintronicznych. W badanym przez nas przypadku topologicznie chronione stany elektronowe opisywane są przez pary stożków Diraca rozszczepionych przez mieszanie między-dolinowe. Przykładając odpowiednio skierowane pole elektryczne można zniszczyć fazę topologiczną materiału i otworzyć przerwy energetyczne w punktach Diraca. Brak lub istnienie przerwy odpowiada dwóm stanom, przewodzącym lub nie, tranzystora topologicznego. W literaturze pojawiły się już pierwsze propozycje zastosowania tego typu materiałów do budowania przyrządów. Opierają się one na własnościach elektronów Diraca na gładkich dwuwymiarowych powierzchniach pozbawionych defektów oraz gładkich jednowymiarowych brzegach cienkich warstw. Elektroniczne i spintroniczne przyrządy buduje się jednak zazwyczaj z różnych warstw materiału zagrzebując krytyczne elementy pod warstwami ochronnymi. W naszej pracy pokazujemy co się dzieje gdy naturalną powierzchnię (powierzchnię łupliwości (001) ) kryształu (Pb,Sn)Se przykrywamy innym materiałem („normalnym” z punktu widzenia topologii stanów elektronowych) [1]. Przy pomocy spektroskopii ARPES oraz hodowli warstw in situ pokazaliśmy, że przykrywanie powierzchni pojedynczymi warstwami atomowymi wpływa na dolinowe rozszczepienie punktów Diraca powodując jego oscylacje w funkcji grubości warstwy a nawet jego kolaps gdy pokrycie powierzchni jest jedynie połowiczne. Na wartość rozszczepienia ma też wpływ rozmiar tworzących się tarasów o nieparzystej ilości warstw atomowych. Przy pomocy odpowiednich obliczeń pokazaliśmy, że rozszczepienie między-dolinowe odzyskiwane jest gdy rozmiary tarasów przekraczają 20nm. Taka sytuacja występuje też w przypadku naturalnie przełupanej powierzchni (Pb,Sn)Se. Wzdłuż krawędzi tarasów pojawiają się wtedy inne ciekawe jednowymiarowe stany elektronowe zlokalizowane wzdłuż stopni atomowych [2]. Na koniec omówię znaczenie uzyskanych wyników dla konstrukcji topologicznego tranzystora.

1. C. M. Polley, R. Buczko, A. Forsman, P. Dziawa, A. Szczerbakow, R. Rechciński, B. J. Kowalski, T. Story, M. Trzyna, M. Bianchi, A. Grubišić Čabo, P. Hofmann, O. Tjernberg, and T. Balasubramanian, „Fragility of the Dirac Cone Splitting in Topological Crystalline Insulator Heterostructures”, ACS Nano 12, 617 (2018),

2. P. Sessi, D. Di Sante, A. Szczerbakow, F. Glott, S. Wilfert, H. Schmidt, T. Bathon, P. Dziawa, M. Greiter,; T. Neupert, G. Sangiovanni,; T. Story, R. Thomale,; M. Bode, “Robust Spin-Polarized Midgap States at Step Edges of Topological Crystalline Insulators”, Science 354, 1269 (2016).

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr hab. Dorota Pawlak, prof. ITME, prof. UW (Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych Centrum Nowych Technologii, Uniwersytet Warszawski)

Novel photonic materials enabled by crystal growth techniques

In recent years, novel research areas have been developed in the field of photonics: metamaterials and nanoplasmonics. By utilizing the ideas developed in these research areas and using specially-designed materials, unusual electromagnetic properties such as artificial magnetism, negative refractive index, cloaking and squeezing photons through subwavelength holes have been demonstrated. These novel fields need new material fabrication techniques, especially bottom-up approaches such as self-organization. Two novel bottom-up manufacturing methods will be presented: (i) method based on directionally-grown self-organized eutectic structures [1]; and (ii) NanoParticles Direct Doping method (NPDD) [2] based on directional solidification of dielectric matrices doped with various nanoparticles. In both of these methods we can easily use all available resonant phenomena to develop materials with unusual electromagnetic properties. Eutectic composites are simultaneously monolithic and multiphase materials forming self-organized micro/nanostructures, which enable: (i) the use of various component materials including oxides, semiconductors, metals, (ii) the generation of a gallery of geometrical motifs and (iii) control of the size of the structuring, often from the micro- to nanoregimes. On the other hand, the novel method of NanoParticles Direct Doping enables doping of dielectric matrices with various nanoparticles (varying chemical composition, size and shape) and with the possibility of co-doping with other chemical agents as eg. optically active rare earth ions or quantum dots. In both cases we apply one of the crystal growth methods - the micro-pulling down method - to create the material. Utilizing described above methods we demonstrated (i) volumetric eutectic-based material with localized surface plasmon resonance tunable at visible wavelengths [3, 4]; (ii) enhanced luminescence and up-conversion processes in the eutectic material exhibiting LSPR and co-doped with erbium ions; (iii) volumetric matrix-nanoparticles-based materials with plasmonic resonances at visible and IR wavelengths based on silver (Ag) [1], antimony-tin-oxide (ATO) and titanium nitride nanoparticles (TiN); (iv) matrix-nanoparticles-based composite with enhanced photoluminescence at the telecommunication frequency of 1.5 µm; (v) material with subwavelength transmission at IR frequencies [5]; (vi) material with anomalous transmission; (vii) materials with enhanced Faraday effect; and (viii) materials for phonoanodes in photoelectrochemical cells for generation of hydrogen [6, 7].
[1] 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.
[2] M. Gajc, et al., NanoParticle Direct Doping: Novel method for manufacturing three-dimensional bulk plasmonic nanocomposites, Adv. Funct. Mat. (2013) 23, 3443.
[3] K. Sadecka, et al., When Eutectics Meet Plasmonics: Nanoplasmonic, Volumetric, Self-Organized, Silver-Based Eutectic,Adv. Opt. Mat. (2015) 3, 381.
[4] K. Sadecka, et al., Temperature and atmosphere tunability of the nanoplasmonic resonance of a volumetric eutectic-based Bi2O3-Ag metamaterial, Opt. Express (2015) 23, 19098.
[5] V. Myroshnychenko, et al., Interacting plasmon and phonon polaritons in aligned nano- and microwires,Opt. Express (2012) 20, 10879.
[6] K. Wysmulek, et al. A SrTiO3-TiO2 eutectic composite as a photoanode material for photoelectrochemical hydrogen production, Appl. Catalysis B: Environ. (2017) 206, 538.
[7] K. Kolodziejak, et al. When eutectic composites meet photoelectrochemistry – Highly stable and efficient UV–visible hybrid photoanodes, J. Catalysis (2017) 352, 93.
Extended informations (pdf file)

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

Prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki (Instytut Fizyki PAN)

Półwzględność w półprzewodnikach

Przedstawiona jest analogia między zachowaniem relatywistycznych elektronów w próżni i wąsko-przerwowych półprzewodnikach. Analogia ilustrowana jest podobieństwem dyspersji E(k) w obu systemach, zależnością masy od energii, własnościami statystycznymi gazu elektronowego, tunelowaniem międzypasmowym, zachowaniem w polu magnetycznym i w skrzyżowanych polach elektrycznym i magnetycznym. Liniowe zależności E(k) w grafenie i topologicznych stanach powierzchniowych można traktować jako warunki ultra-relatywistyczne. W niektórych przypadkach obserwowane półrelatywistyczne zjawiska w półprzewodnikach nie były obserwowane w próżni.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Sebastian Maćkowski (Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.)

Fluorescencja nanostruktur hybrydowych: spojrzenie w nanoświat

Jednymi z najważniejszych i najbardziej powszechnych oddziaływań w nanoskali są przekaz energii (promienisty bądź bezpromienisty) oraz sprzężenie emiterów ze wzbudzeniem plazmonowym występującym w nanostrukturach metalicznych. Mikroskopia i spektroskopia fluorescencyjna stanowią idealny wachlarz technik, dzięki którym możliwy jest całościowy i spójny opis tych oddziaływań.

W ramach referatu przedstawię kilka przykładów eksperymentów przeprowadzonych dla nanostruktur hybrydowych, omówię między innymi przekaz energii do grafenu, aktywację polimerów promieniowaniem podczerwonym, wzmocnienie fluorescencji kompleksów fotosyntetycznych, detekcję wirusów oraz propagację energii w nanodrutach srebra. Poza dążeniem do osiągnięcia coraz lepszej kontroli nad morfologią struktury, przeprowadzenie tych eksperymentów wymagało opracowania i optymalizacji unikalnych technik pomiarowych, które również zostaną skrótowo przedstawione w referacie.

Badania sfinansowano w ramach projektów Narodowego Centrum Nauki 2016/21/B/ST3/02276, DEC-2013/11/B/ST3/03984, 2013/09/D/ST3/03746 i DEC-2013/10/E/ST3/00034, Narodowego Centrum Badań i Rozwoju DZP/POLTUR-1/50/2016 i ORGANOMET PBS2/A5/40/2014, oraz finansowania 3/DOT/2016 przyznanego przez Miasto Gdynia.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Wojciech Knap (Laboratory Charles Coulomb - University-CNRS Montpellier and High Pressure Institute - PAS Warsaw)

Plasma Effects in Nanometer Field Effect Transistors from basic physics to first terahertz imaging scanners

An overview of main results concerning THz detection related to plasma nonlinearities in nanometer field effect transistors (FETs) is presented. In particular the limits of the responsivity, speed and the dynamic range of these detectors are discussed. As a conclusion, we will show first real applications of the FETs THz detectors: demonstrators of the transistors arrays and the imagers developed for fast postal security and for nondestructive industrial quality control.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. Amalia Patane (School of Physics and Astronomy The University of Nottingham)

From epitaxy to science and processing technologies of novel van der Waals crystals

The development of van der Waals (vdW) heterostructures made by stacking twodimensional (2D) crystals has led to the discovery of new phenomena and therealization of 2D functional devices ranging from sensitive phototransistors totunnel diodes. The electronic properties of these devices can be modified notonly by careful selection of the materials within the stack, but also byadjusting the built-in strain and relative orientation of the componentcrystalline layers. Among these vdW crystals, the metal chalcogenide InSe compoundrepresents a new exfoliable and stable semiconductor that expands the currentlibrary of vdW crystals. Our recent demonstration of FETs with electronmobility higher than in Si-FETs, and the observation of “giant” quantum Hallplateau and fast broad-band photodiodes has revealed the great potential ofthese materials. In this talk I will review the research at Nottingham on thisnew class of 2D layered compounds. From the growth and fabrication of vdWheterostructures to the demonstration of prototype devices, I will discuss howthese layers can provide a platform for scientific investigations and newroutes to 2D electronics and optoelectronics [1-5].

1. G.W. Mudd et al., Advanced Materials 25, 5714(2013); ibidem 27, 3760 (2015).2. G.W. Mudd et al., Scientific Reports 6, 39619(2016).3. N. Balakrishnan et al. 2D Materials 4, 25043(2017).4. D.A. Bandurin et al. Nature Nanotechnology 12, 223,(2017).5. Z.R. Kudrynskyi et al. Physical Review Letters 119,157701 (2017).
Extended informations (pdffile)

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr inż. Grzegorz Muzioł (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Długożyciowe azotkowe diody laserowe wytwarzane metodą epitaksji z wiązek molekularnych. Czy MBE ma szanse w walce z MOVPE?

Zdecydowana większość dostępnych na rynku przyrządów optoelektronicznych na bazie azotku galu wytwarzana jest metodą epitaksji z fazy gazowej z użyciem związków metaloorganicznych (MOVPE). Podczas seminarium przedstawione zostaną wady i zalety metody konkurencyjnej – epitaksji z wiązek molekularnych ze źródłem plazmy (PAMBE). Duże różnice w warunkach wzrostu pomiędzy tymi technikami powodują, iż uzyskiwany materiał posiada znaczące różnice, wpływające na prace przyrządów budowanych na jego bazie. Omówionych zostanie kilka kluczowych aspektów wpływających na potencjalne zastosowanie techniki PAMBE. Zaprezentowana zostanie sprawność kwantowa studni InGaN, będących sercem każdego przyrządu optoelektronicznego. Przedstawione zostaną badania strukturalne oraz testy niezawodnościowe diod laserowych. Na skutek poprawy jakości epitaksji PAMBE udało się uzyskać czasy życia przyrządów sięgające 100 000 godzin. Dodatkowo, brak obecności wodoru podczas wzrostu PAMBE umożliwia wykonanie wydajnych złącz tunelowych. To z kolei pozwala na projektowanie przyrządów niedostępnych dla techniki MOVPE. Jako przykład zaprezentowana zostanie dioda laserowa z rozłożonych sprzężeniem zwrotnym (DFB) wykonana techniką PAMBE.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Tomasz Stefaniuk (Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki Instytut Geofizyki, Zakład Optyki Informacyjnej)

Plazmoniczne metamateriały - własności optyczne na żądanie

Plazmonika zrewolucjonizowała sposób kontrolowania światła w nanoskali, a wraz z koncepcją metamateriałów otworzyła nowe perspektywy w projektowaniu i wytwarzaniu struktur o unikalnych właściwościach optycznych, wykraczających poza własności materiałowe użytych komponentów. W trakcie wystąpienia, na przykładzie wytworzonych nanostruktur, zostanie omówione w jaki sposób można zaprojektować zarówno efekty nielokalne jak i znak dyspersji czy nieliniowego współczynnika załamania. Zostanie pokazana ultraszybka modulacja światła a także generacja drugiej harmonicznej od powierzchni ultragładkiego materiału „centrosymetrycznego” za pomocą światła o polaryzacji s. Na zakończenie zostanie przybliżona koncepcja metamateriałów 2-poziomowych i zarysowana perspektywa rozwoju dziedziny.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. Joël Cibert (Institut NEEL, CNRS and Univ. Grenoble-Alpes, France)

Semiconductor quantum dots in nanowires

Semiconductor quantum dots can be engineered in order to realize specific configurations relevant for light emission in classical sources, single photon emission for to quantum cryptography, optical manipulation of the qu-bit based on a confined carrier, or magnetic objects with adjustable anisotropy when dilute magnetic semiconductors are involved. Inserting a semiconductor with a small gap into a nanowire with a larger gap offers a particularly flexible way to associate materials with various values of the lattice mismatch and bandgap, in a quantum dot with widely adjustable shape and size, so that a precise engineering of the electron and hole wave functions is achieved. In this talk we will focus onto CdTe and (Cd,Mn)Te dots in ZnTe nanowires, from their design and their growth by molecular beam epitaxy, to the physics of the emission of light and the formation of a magnetic polaron based on the light-hole exciton.
Figure(pdf file)

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr inż. Robert Czernecki (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Wpływ wodoru na wzrost i własności warstw i struktur InGaN/GaN osadzanych metodą MOVPE

W krótkim wstępie przedstawione zostaną podstawy wzrostu metodą MOVPE, ze szczególnym uwzględnieniem specyfiki wzrostu warstw zawierających ind. Opisany będzie najbardziej pożądany mod wzrostu cienkich warstw epitaksjalnych poprzez płynięcie stopni (ang. step-flow). W zasadniczej części seminarium przedstawiony będzie wpływ wodoru obecnego w gazie nośnym na własności zarówno objętościowych warstw InGaN (o grubości ok. 20-40 nm.), jak i cienkich warstw studni (o grubości 2-4 nm.) i barier kwantowych. W przypadku struktur kwantowych wodór może być użyty jedynie podczas wzrostu barier, ale pokazany zostanie również jego wpływ na własności samych studni kwantowych. Na zakończenie przedstawione zostaną najnowsze wyniki uzyskane dla warstw InGaN osadzanych z bardzo małą prędkością wzrostu.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Maxime Richard (Institut Néel, Université Grenoble Alpes and CNRS, Grenoble - France)

Controlled-heating of a driven-dissipative polariton condensate

Over the past 15 years, exciton-polaritons in semiconductor microcavities have been well established as a new class of quantum fluids, with defining phenomena such as Bose-Einstein condensation and superfluidity, and characterized by a driven-dissipative situation which includes some partial equilibration during the particles lifetime. This exotic thermodynamical situation, lies somewhere between laser and ultracold atom physics, and as a result raises profund questions on the very nature of the phenomenon in terms of its universality class.

In order to add even more confusion to this question, we determined that phonons at elevated temperatures (T=[150K-250K]) can be used to warm up a polariton condensate in a tunable and controlled way, and with a thermal power output large enough to beat the single particle loss rate. We demonstrate with this method that a polariton condensate can be tuned continuously from a regime dominated by drive and dissipation (w=0), to a regime in which thermal fluctuations contribute as much (w=1) and even more (w=2.3) to the phenomenon. We find that for increasing w, the condensate properties acquire reminiscence from both regimes: a condensate thermal depletion channel opens up, the first-order correlation length shrinks, and the driven-dissipative vortices get disconnected by the thermal fluctuations.

From the thermodynamical point-of-view, this "halfway" regime (w~1) is unique, as it is connected to two different phenomena, each belonging to a different universality class, in a way which is to be clarified in future theoretical works.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

prof. dr hab. Jerzy Krupka (Politechnika Warszawska - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych - Instytut Mikro i Opto Elektroniki)

Metody bezkontaktowego pomiaru konduktywności przewodników, półprzewodników i nadprzewodników

Na seminarium zostaną omówione podstawy teoretyczne bezkontaktowych metod pomiaru konduktywności przewodników, półprzewodników i nadprzewodników. Większość omawianych metod dotyczyć będzie metod mikrofalowych ale przedstawione też będą metody pojemnościowe i indukcyjne. Zostaną przedstawione wyniki pomiarów dla takich materiałów jak wysoko-rezystywny i samoistny krzem, azotek galu, grafen, cienkie warstwy metaliczne, polimery przewodzące, nadprzewodniki wysokotemperaturowe. Przeprowadzone będą interpretacje wielkości fizycznych jakie można wyznaczyć przy użyciu prezentowanych metod.W czasie seminarium zostanie zademonstrowany jeden z modeli zbudowanej przez nas aparatury (fotografia w załączniku), służący do bezkontaktowego pomiaru rezystywności/rezystancji na kwadrat próbek półprzewodnikowych i cienkich warstw przewodzących, oraz dotychczasowe wdrożenia innych, opracowanych przez nas, metod pomiarowych.
fotografia(plik pdf)

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Marcin Zając (Instytut Wysokich Ciśnień PAN, Ammono Lab)

Krystalizacja azotku galu metodą ammonotermalną – postępy, wyzwania, perspektywy

W trakcie seminarium zaprezentowany zostanie stan obecny prac nad metodą amonotermalną służącą do otrzymywania objętościowych podłoży azotku galu (GaN) w Polsce i na świecie. Technologia ta wykorzystuje transport konwekcyjny w nadkrytycznym amoniaku do rozpuszczania materiału źródłowego GaN i krystalizacji na rodzimych zarodkach GaN w odpowiednio dobranym gradiencie temperatur i wysokim ciśnieniu. Szczególny nacisk zostanie położony na rozwijaną w Ammono Lab zasadową wersję tej metody. Przedstawione zostaną postępy prac nad zwiększaniem rozmiaru kryształów do średnicy większej niż 2 cale, omówione będą technologiczne problemy związane z anizotropią wzrostu, objawiającą się powstawaniem naprężeń między materiałem rosnącym wertykalnie (wzdłuż osi c) i lateralnie (w kierunkach niepolarnych). Sposoby zminimalizowania tych problemów doprowadziły do zwiększenia efektywności produkcji podłoży GaN. Zostanie przeprowadzony przegląd własności i najnowszych wyników dotyczących kryształów GaN o różnym typie przewodnictwa(typ n, typ p, kryształy wysokorezystywne) wraz z podkreśleniem roli defektów punktowych w trakcie optymalizacji ich otrzymywania. Wreszcie, pokazane zostaną przykłady zastosowań podłoży GaN w różnych urządzeniach elektronicznych.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Joanna Jadczak (Katedra Fizyki Doświadczalnej, Politechnika Wrocławska)

Badania spektroskopowe kompleksów ekscytonowych o różnym stopniu lokalizacji w dwuwymiarowych kryształach dichalkogenków metali przejściowych

Unikalne własności pojedynczych warstw półprzewodzących dichalkogenków metali przejściowych (DMP) pozwalają na badanie różnych efektów wielociałowych związanych z oddziaływaniem kulombowskim lub oddziaływaniem elektron-fonon.

W trakcie wykładu zaprezentuję wyniki porównawczych badań spektroskopowych, m.in.: luminescencji i kontrastu odbicia, przeprowadzonych w szerokim zakresie temperatur od 7 K do 295 K dla pojedynczych warstw wybranych DMP (MoS₂, MoSe₂, WS₂, WSe₂) oraz ich stopów. Skupię się na przeanalizowaniu odmiennych własności optycznych poszczególnych materiałów oraz omówieniu natury różnych kompleksów ekscytonowych, obserwowanych w ich widmach optycznych, w szczególności strukturę subtelną trionu w WS₂. Przedyskutuję, także, efekt dominującej emisji trio-nu w temperaturach powyżej 120 K w pojedynczych warstwach kryształów z grupy Mo(S_ySe_1-y)₂ dla składu molowego siarki (y=0.5), spowodowany zwiększającą się koncentracją dwuwymiarowego gazu elektronów w funkcji składu y oraz rosnącym oddziaływaniem ekscyton-trion w wyniku wymiany fononu optycznego, którego energia jest porównywalna z energią wiązania trionu i może być regulowana poprzez kontrolowaną zmianę składu molowego y.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Yuriy Zakharko (Institute for Physical Chemistry, Universität Heidelberg, Germany)

Nanocavity-Coupled Excitons for Novel Near-Infrared Optoelectronics

The tunability of light-matter coupling allows for the observation of various physical phenomena ranging from spontaneous emission enhancement via the Purcell effect (in the weak coupling regime) to Bose-Einstein condensation of exciton-polaritons (strong coupling regime). With the aim to investigate and implement these interactions in the practical optoelectronic devices, we demonstrate integration of the plasmonic structures supporting highly localized electric fields into the light-emitting field-effect transistors. As the planar electroluminescent devices, they enable direct voltage-controlled lateral localization of the emission zone and thus deliberate near-field coupling to the plasmonic nanocavities, e.g., gold nanorods and periodically arranged nanodisks [1]. Apart from being an example of the electrically driven source of plasmons, our approach allows significant enhancement of near-IR (~1000-1500 nm) photo- and electroluminescence, spectral-tunability and tailored far-field light emission patterns of solution-processable polymers and semiconducting single-walled carbon nanotubes [2-4]. For the light-matter coupling strength exceeding the overall decay rate, we achieve strong coupling regime and the formation of new quasiparticles, plasmon-exciton polaritons [5]. The appearance of spatial coherence between emitters coupled to these nanocavities may potentially enable observation of the plasmonic Dicke effect and generation of entanglement. Further optimization of the design and configuration of plasmon-exciton coupling will contribute to the development of practical quantum technologies and low-power/energy optoelectronic components.

References[1] Y. Zakharko, et al., ACS Photonics 3, 1 (2016).[2] Y. Zakharko, et al., Optics Express 25, 18092 (2017).[3] Y. Zakharko, et al., ACS Photonics 3, 2225 (2016).[4] Y. Zakharko, et al., Nano Lett. 16, 3278 (2016).[5] Y. Zakharko, et al., Nano Lett. 16, 6504 (2016).

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr Barbara Piętka (Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Fizyki UW)

Podwójnie ubrane ekscytony

Zademonstruję eksperyment, który doprowadził do wykreowania nowej kwazicząstki w ciele stałym: podwójnie ubranego ekscytonu.Ekscyton w studni kwantowej został silnie sprzężony z dwoma fotonami z różnych zakresów energii: bliskiej podczerwieni (NIR) i promieniowania THz.
Silne sprzężenie z promieniowaniem NIR jest realizowane w mikrownęce półprzewodnikowej, gdzie stanami własnymi układu są polarytony ekscytonowe.Siłę sprzężenia opisują wtedy oscylacje Rabiego próżni. Sprzężenie z promieniowaniem THz zachodzi pod wpływem silnej wiązki promieniowaniapochodzącego z lasera THz (generowanego w Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf z lasera na swobodnych elektronach, FEL).Promieniowanie THz ma ściśle określoną energię, dostosowaną do przejścia 1s - 2p ekscytonu. Aby wyznaczyć energię rezonansową przeprowadziliśmy eksperyment w silnym polu magnetycznym, w który zaobserwowaliśmy drabinkę stanów wzbudzonych polarytonów ekscytonowych.
Nasze obserwacje są potwierdzone szczegółową analizą teoretyczną, która traktuje kwantowo mechanicznie wszystkie trzy pola bozonowe.Dwukrotnie ubrany stan ekscytonu zachowuje swój bozonowy charakter, ale jego wewnętrzna struktura kwantowa silnie zależy od intensywności promieniowania terahercowego. Nasza teoria pokazuje wyjątkową naturę sprzężenia w tym systemie, która nie posiada bezpośredniej analogii w fizyce atomowej.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

dr hab. Łukasz Kłopotowski (Instytut Fizyki PAN)

Fotoluminescencja i polaryzacja spinowa w WS2 eksfoliowanym w cieczy

Fotoluminescencja i polaryzacja spinowa w WS₂ eksfoliowanym w cieczy.
Dwuchalkogenki metali przejściowych należą do rodziny kryształów, w których słabe, międzywarstwowe oddziaływania van der Waalsa pozwalają na ekstrakcję monowarstw atomowych. Najczęściej stosowaną w tym celu techniką jest metoda “taśmy Scotcha”, czyli odłupywanie mechaniczne kolejnych warstw od kryształu objętościowego.Zaawansowane badania a także ewentualne zastosowania tych materiałów wymagają jednak metod skalowalnych i pozwalających na uzyskiwanie dużych ilości monowarstw. W czasie seminarium przedstawię właściwości optycznemonowarstw dwusiarczku wolframu uzyskiwanych poprzez alternatywną metodę - eksfoliację w cieczy. Tylko monowarstwy tego materiału charakteryzują się prostą przerwą energetyczną. Znajduje się ona w punktach K strefy Brillouina. Brak symetrii inwersji sprawia, iż nośniki w dolinach +K i -K mogą zostać selektywnie wzbudzane przeciwnymi kołowymi polaryzacjami światła. Przedyskutuję analogię między indeksem dolinowym, a spinem elektronu. Pokażę wyniki badań dynamiki fotoluminescencji i przedstawię hipotezę wyjaśniającą pochodzenie jej polaryzacji kołowej.

room 0.06, Pasteura 5 at 10:15

Prof. dr hab. Józef Spałek (Zakład Teorii Materii Skondensowanej i Nanofizyki Instytut Fizyki im. Mariana Smoluchowskiego Uniwersytet Jagielloński w Krakowie)

Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe z izolatora (półprzewodnika) Motta-Hubbarda

W referacie zostanie omówiona rola antyferromagnetycznych oddziaływań wymiennych (tzw. kinetycznej wymiany P. W. Andersona jako prostszej reprezentacji nadwymiany) w półprzewodnikach Motta-Hubbarda i jej uogólnienia na przypadek silnie skorelowanych metali (tzw. model t-J). Podstawione zostanie też następna, zaraz po odkryciu nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego, genialna hipoteza P.W. Andersona, że model t-J zawiera parowanie w przestrzeni rzeczywistej, całkowicie różne od parowania występującego w teorii BCS. Rozpracowaniu i całkiem świeżej ilościowej eksperymentalnej weryfikacji tego mechanizmu (modelu) parowania będzie poświęcona główna część wykładu.