Rare-earth doped and undoped solid-state materials for photonic applications
| Thesis title in Czech: | Pevné látky dopované a nedopované vzácnými zeminami pro fotonické aplikace |
|---|---|
| Thesis title in English: | Rare-earth doped and undoped solid-state materials for photonic applications |
| Key words: | telurátová skla|syntetické granáty|optické vlastnosti|magneto-optické vlastnosti|fotoluminiscence|fotonová upkonverze|Judd-Ofeltova analýza|vzácné zeminy|zředěné magnetické oxidy |
| English key words: | tellurite glasses|synthetic garnets|optical properties|magneto-optical properties|photoluminescence|photon upconversion|Judd-Ofelt analysis|rare-earth|dilute magnetic oxides |
| Academic year of topic announcement: | 2018/2019 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Institute of Physics of Charles University (32-FUUK) |
| Supervisor: | RNDr. Martin Veis, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 17.07.2019 |
| Date of assignment: | 17.07.2019 |
| Confirmed by Study dept. on: | 02.10.2019 |
| Date and time of defence: | 06.11.2024 16:00 |
| Date of electronic submission: | 20.09.2024 |
| Date of submission of printed version: | 20.09.2024 |
| Date of proceeded defence: | 06.11.2024 |
| Opponents: | doc. Dr. Kamil Postava, Dr. |
| doc. Ing. Pavla Nekvindová, Ph.D. | |
| Advisors: | RNDr. Jakub Zázvorka, Ph.D. |
| Mgr. Jaroslav Hamrle, Ph.D. | |
| Guidelines |
| V dnešní době jsou transparentní magnetická dielektrika v popředí zájmu zejména díky jejich potenciálním aplikacím v integrované fotonice a spinové elektronice. Jako logickým dalším krokem se jeví sloučení spintronických mechanismů ovládání spinového uspořádání látky s fotonickými zařízeními. To umožní vznik nových a unikátních konceptů tzv. spinové fotoniky, která využívá spinového uspořádání k ovládání optické odezvy. Klíčovou roli zde hrají magnetooptické (MO) jevy. Ty mají silný aplikační potenciál v počítačových a zobrazovacích technologiích. MO izolátory potlačují mnohonásobné odrazy mezi různými optickými komponenty, čímž redukují požadavky na přesnost výroby fotonických čipů a zvyšují úspěšnost přenosu informace. MO světelné modulátory umožňují modulaci s vysokým prostorovým a časovým rozlišením, čímž splňují nároky vysokofrekvenčních optických obvodů a holografických displejů.
Pro úspěšnou implementaci MO konceptů ve spinové fotonice je nutné připravit vysoce kvalitní epitaxní tenké vrstvy materiálů se silnou MO odezvou, nízkou optickou absorpcí, a možností efektivního přepínání magnetizace. Téma dizertační práce je proto zaměřeno na i) studium optické a magnetooptické odezvy nových MO materiálů (vycházejících ze stávajícího ferimagnetického železitého granátu, dopovaného oxidu ceru a jiných transparentních dielektrik), ii) studium vlivu selektivního dopingu ke jejich zvýšení MO odezvy a snížení jejich absorpce, iii) hledání vhodného mechanismu přepínání jejich magnetizace iv) výzkum možností využití kvadratických magnetooptických jevů. Pokročilé charakterizační techniky pak poslouží k selekci nejvhodnějšího materiálu. Kombinace spektroskopické elipsometrie a magnetooptické spektroskopie společně s odpovídajícími teoretickými modely poskytne unikátní možnost studia fyzikálních vlastností materiálů ve formě tenkých vrstev s tloušťkami až do jednotek nanometrů. Znalost optických a magnetooptických parametrů vyjádřená spektry tenzoru dielektrické permitivity dává informaci o elektronové struktuře materiálu a bude podstatná i pro samotný návrh a optimalizaci funkce integrovaných fotonických prvků. Časově rozlišená optická a magnetooptická měření poskytnou unikátní možnost výzkumu spinové dynamiky a fyzikálních jevů spojených s dynamickým ovládáním magnetického uspořádání materiálů. |
| References |
| [1] R. M. A. Azzam, N. M. Bashara, Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland, Amsterdam / New York / Oxford 1977.
[2] Š. Višňovský, Optics in Magnetic Multilayers and Nanostructures, CRC Taylor & Francis, Boca Raton 2006. [3] E. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids, Academic Press, New York 1998. [4] B. Di Bartolo, Optical Interactions in Solids, John Wiley & Sons, New York 1968. [5] P. Jiang et al, Appl. Phys. Lett. 98 (2011) 231909 |