|
|
Noncontact temperature measurements using luminescent materials
Jedlička, Jindřich ; Nebojsa, Alois (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
This diploma thesis deals with noncontact temperature measurement using luminescent materials. In the theoretical part of the thesis, luminescent materials were selected on the basis of a literature review with respect to sensitivity and operating temperature range. In the experimental part of the thesis, photoluminescence of CdSe/ZnS and GaAs quantum dots for various temperatures was measured and the relative change of luminescence parameters such as emission peak position, intensity, intensity ratio of two emission peaks, and lifetime of luminescence were determined from the measurements in agreement with expectations according to the literature. Achieving high spatial resolution would be made possible by measuring cathodoluminescence, where the luminescence spectra are obtained with an order of magnitude higher spatial resolution. These measurements and the influence of electron beam on the luminescence quality of selected materials will be subject of further experimental study.
|
|
|
Design and fabrication of dielectric metasurfaces for ultraviolet wavelengths
Idesová, Beáta ; Ren,, Haoran (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
Tato práce se zabývá metapovrchy, které jsou určeny pro ultrafialové (UV, z anglického ultraviolet) vlnové délky a slouží jako alternativa ke konvenčně používaným optickým prvkům jakými jsou například čočky a hologramy. Výhodou metapovrchů oproti konvenčně používaným optickým prvkům je jejich kompaktní rozměr ale také multifunkčnost, která je v této práci demonstrována zpracovanou rešeršní studií zabývající se metačočkami a metahologramy pro UV vlnové délky. V této práci je kladen důraz na dva různé materiály vhodné pro UV vlnové délky --- HfO2 a AlN, které byly vybrány pro svůj poměrně vysoký index lomu (>2) a nízkou absorpci i pro vlnové délky odpovídající hlubokému UV záření. V práci jsou tyto materiály představeny dva odlišné výrobní postupy, kdy pro HfO2 se využívá depozice atomárních vrstev do předem rezistových připravených masek strukturovaných pomocí elektronové litografie, zatímco pro AlN se využívá leptání přes chromové nebo rezistové masky. Následně je demonstrována úspěšná výroba metačočky z HfO2 využívající nanostruktur s vysokým poměrem stran ve tvaru válečků s kruhovým průřezem. Plně funkční metapovrch z AlN se nepodařilo demonstrovat z důvodu nedostatečné optimalizace výrobního procesu. Metačočky z HfO2 byly charakterizovány v experimentální optické sestavě, která umožňuje měřit intenzitní profil a kdy získané výsledky ukazují schopnost metačoček z HfO2 fokusovat světlo o vlnové délce 325 nm. V naměřených intenzitních profilech čoček se objevují odchylky, které jsou diskutovány a zdůvodněny na základě teoretických výpočtů. Hlavním výsledkem této práce je optimalizovaný výrobní proces HfO2 nanostruktur s vysokým poměrem stran, který umožňuje výrobu funkčních metapovrchů pro UV vlnové délky a který bude využit v budoucích projektech zabývajících se výrobou UV metapovrchů.
|
|
|
Outcoupling of 2D material photoluminescence into nanowire waveguides
Królikowski, David ; Nebojsa, Alois (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
Modern electronic devices that utilize information about the position of particles in a band structure instead of their electric charge for information transmission have been a subject of rising popularity. One of these devices is represented by an interface that combines transition metal dichalcogenides (TMDC) monolayers with waveguides, aiming to achieve directional coupling of electromagnetic waves. Current efforts to enhance the directionality efficiency are necessary steps towards practical implementation. This diploma thesis focuses on the fabrication and characterization of a new, more efficient model of the described device.
|
|
|
Optical characterization of InAs nanowires
Hošková, Michaela ; Ligmajer, Filip (referee) ; Musálek, Tomáš (advisor)
This bachelor thesis deals with the fabrication and optical characterization of InAs nanowires. Physical vapor deposition is used for the fabrication of nanowires via method selective epitaxy in the MBE chamber. The growth conditions for the formation of nanowires are optimized and their dimensions are characterized by a scanning electron microscope. Confocal spectroscopy and electron energy loss spectroscopy are employed for measurement of the optical response and the influence of the geometry of individual nanowires is studied. The motivation is the development of a new optical method that monitors nanowires directly during growth in the MBE apparatus.
|
|
|
Optical study of laser-induced magnetic phase transitions
Velič, Alexander ; Ligmajer, Filip (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Na vykonanie ultrarýchleho ukladania údajov na základe magnetických materiálov sa skúma nový spôsob sub-pikosekundovej magnetizácie. Železo-ródium sa navrhuje ako vhodný materiál, ktorý je schopný vykonávať laserom indukovanú magentizáciu. Prípravy na tento experiment pozostávajú z rastu vzorky pomocou metódy fyzikálneho naparovania magnetrónovým naprašovaním a následnej charakterizácie vzorky. Boli pripravené tri vzorky, každá s iným konceptom teplotného ladenia. Ukážka I je vyladená zmenou kompozície ( $Fe_{1-x}Rh_x$ ). Uloženie vzorky II na zafírový substrát indukované ťahovým napätím v rovine. Dopovaním uhlíka železo-ródiového tenkého filmu vzorky III. Tenkovrstvové vzorky sú charakterizované použitím vibračnej magnetometrie vzorky a optickej mikroskopie. Vibračná magnetometria vzorky poskytla spôsob zaznamenávania hysteréznych kriviek riadených poľom a čo je dôležitejšie, aj tepelne. Merania poskytli presné hodnoty teplôt fázového prechodu pre antiferomagnetické-k-feromagnetické a feromagnetické antiferomagnetické vzorky I, II a III boli určené na 325,9 K a 306 K, 321 K a 291 K, respektíve 311,8 K a 288 K. Boli zaznamenané charakteristické hodnoty saturácie magnetizácie, koercitívneho poľa, pomer zvyškovej magnetizácie a teplotného rozdielu medzi teplotami fázového prechodu. Vlastný kód v kombinácii s mikroskopickými obrázkami ponúkal dômyselné informácie o raste domén špecifických pre povrchovú oblasť. Kombinácia výsledkov oboch metód umožnila hlbšie pochopenie ‘’ako’’ a ‚‘‘kedy‘‘ vyššie uvedený magnetoštrukturálny fázový prechod. Ultrarýchla laserom indukovaná magnetizácia využíva vlastný dizajn lasera. Pozorovanie ožiareného tenkého filmu železo-ródia pomocou optickej mikroskopie ukazuje stabilné feromagnetické domény na vzorke v laserovej dráhe. Dospeli sme teda k záveru, že sú pripravené tenké vrstvy železo-ródia charakterizované magnetometriou ako funkcia teploty a bola úspešne vykonaná ultrarýchla magnetizácia indukovaná laserom.
|
|
|
Design and fabrication of tunable dielectric metasurfaces for visible and infrared wavelengths
Kepič, Peter ; Dostálek, Jakub (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
Metapovrchy sú nanoštruktúrované povrchy vytvorené za účelom špecifického ovládania propagácie svetla. Predstavujú revolúciu v oblastiach ultratenkých optických prvkov a nanofotonických obvodov. Zakomponovaním laditeľných dielektrických materiálov do metapovrchov sa otvára možnosť aktívne ovládať ich optické vlastnosti aj po tom, čo boli vyrobené. Oxid vanadičitý (VO2) takéto ladenie umožňuje vďaka svojej fázovej premene už pri teplote okolo 67°C a preto sa radí k najsľubnejším z laditeľných dielektrických materiálov. Nakoľko je možné postupnú fázovú premenu vo VO2 vybudiť opticky a lúč svetla je možné fokusovať do stopy s veľkosťou pár stoviek nanometrov, laditeľné metapovrchy obsahujúce VO2 by mohli byť ladené postupne a dokonca s nanometrovým rozlíšením. V tejto práci skúmame fázu a amplitúdu svetla po prechode VO2 nanoštruktúrami usporiadanými do metapovrchu navrhnutého pre viditeľnú zložku elektromagnetického žiarenia. Výskum fáze a amplitúdy je založený na numerických simuláciách VO2 nanoštruktúr (stavebných kameňov metapovrchov), ktoré sú následne overené experimentálnymi výsledkami. VO2 nanoštruktúry vykazujú taktiež Mieho dielektrické rezonancie, ktoré sú v závere tejto práce využité v postupne laditeľnom metapovrchu fungujúcom vo viditeľnej oblasti. Okrem termálneho ladenia je možné vyrobený metapovrch ovládať taktiež opticky, čo dokazuje možnosť postupného ladenia na nanometrových rozmeroch.
|
|
|
Noncontact temperature measurements using luminescent materials
Jedlička, Jindřich ; Nebojsa, Alois (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
This diploma thesis deals with noncontact temperature measurement using luminescent materials. In the theoretical part of the thesis, luminescent materials were selected on the basis of a literature review with respect to sensitivity and operating temperature range. In the experimental part of the thesis, photoluminescence of CdSe/ZnS and GaAs quantum dots for various temperatures was measured and the relative change of luminescence parameters such as emission peak position, intensity, intensity ratio of two emission peaks, and lifetime of luminescence were determined from the measurements in agreement with expectations according to the literature. Achieving high spatial resolution would be made possible by measuring cathodoluminescence, where the luminescence spectra are obtained with an order of magnitude higher spatial resolution. These measurements and the influence of electron beam on the luminescence quality of selected materials will be subject of further experimental study.
|
|
|
Dielectric metasurfaces as modern optical components
Rovenská, Katarína ; Kolařík, Vladimír (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
Vďaka ich vysokej verzatilite a nízkej priestorovej náročnosti sú metapovrchy sľubným nasledovníkom tradičných optických komponentov. Táto práca sa upriamuje na metapovrchy, ktoré môžu nahradiť polvlnné doštičky a difraktívne deliče zväzku. Práca prezentuje dve stratégie výroby nanoštruktúr z oxidu titaničitého s vysokým pomerom strán -- jedna používa reaktívne iónové leptanie vrstvy TiO2 skrz kovovú masku, kým druhá používa štrukturovaný elektrónový rezist ako formu pre depozíciu atomárnych vrstiev TiO2. V závere práce sú charakterizované a analyzované optické vlastnosti vyrobených štruktúr, predovšetkým ich fázový posun a transmisivita.
|
|
|
Arrays of plasmonic nanostructures made of phase-change materials
Kepič, Peter ; Kejík, Lukáš (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
Kryštálovú štruktúru materiálov s fázovou premenou dokážeme meniť dodaním vonkajšej energie, čo má za následok zmenu ich elektrických alebo magnetických vlastností. Hoci sa tento efekt ovládania plazmonických rezonancií v nanofotonike využíva, dva materiály zvolené v tejto práci — oxid vanadičitý (VO2) a zliatina železa a ródia (FeRh) — neboli zatiaľ dostatočne preskúmané. Plazmonické rezonancie môžu byť charakterizované ako rezonancie electromagnetického poľa v kovovvých nanoštruktúrach. Týmito nanoštruktúrami sme dokonca schopní ovládať svetlo. Na začiatku tejto práce sa venujeme optimalizovaniu procesu elektrónovej litografie pre výrobu 50nm vysokých kovových nanodiskov s priemermi 40–200nm. V druhej časti skúmame optickú odozvu zlatých nanodiskov, aby sme lepšie pochopili povahu plazmonických rezonancií a interakcií medzi nimi. V poslednej časti sa venujeme optimalizácii výroby polykryštalického VO2 a meraniam optických odoziev VO2 a FeRh nanodiskov počas ich fázovej premeny. Pri meraní VO2 nanodiskov v dielektrickej fázi sme pozorovali Mieho rezonancie. Tieto nanodisky sa majú potenciál chovať ako laditeľné plazmonické štruktúry, ktorých Mieho rezonancie v dielektrickej fázy VO2 sa menia na plazmonické rezonancie v kovovej fázy. Počas merania FeRh nanodiskov sme pozorovali plazmonické rezonancie vo viditeľnom spektre. Tieto rezonancie môžu byť použité na zníženie energie potrebnej na prechod FeRh z anti-feromagnetickej do feromagnetickej fázy.
|
|
|
Limitations and Possibilities of Nanostructurized Silver Amalgam
Daňhel, Aleš ; Šebest, Peter ; Vidláková, Pavlína ; Ligmajer, Filip
Variability of silver amalgam offers a row of opportunities for its application in electrochemical and spectroelectrochemical methods, thanks to its chemical, mechanical, electrochemical and spectrometric properties. This work briefly revews preparation possibilities and limitations of nanostructurized crystalas and nanopartices pf silver amalgam at different forms of carbon metals (Ag, Au, Pt) and transparent materials (ITO, FTO). These detection sysytems are in the scope of ongoing systematics research with the potential to indevelopment of novel working (micro)electrodes and spectroelectrochemical cells, potentially utilizable in modern (bio)analytical applictions.
|
guest ::
