Studium optických nelinearit v polovodičích a polovodičových nanostrukturách

Abstract

V hlavní části této práce se věnuji studiu relaxačních mechanismů nosičů náboje v křemíkových nanokrystalech v SiO2 matrici. Jedna z potenciálních aplikací těchto struktur je ve fotovoltaice, konkrétně při konstrukci celokřemíkových tandemových solárních článků. Metodami ultrarychlé spektroskopie jsem zkoumal dynamiky nosičů v takových strukturách, což pomohlo zjistit mikroskopické chování nosičů, jejich transport, záchyt v lokalizovaných stavech a podobně. Zároveň jsem se věnoval studiu dopovaných křemíkových nanostruktur, protože technologie dopování je klíčová pro vytváření PN přechodů, což je hlavní prvek solárního článku. Na závěr se věnuji matematickému modelování a teoretickým výpočtům disipativního Jaynes- Cummingsova modelu, což popisuje mimojiné mikrolasery a spadá do oboru kvantové elektrodynamiky v dutinách.

In the main part of this thesis I study the relaxation mechanisms of charge carriers in silicon nanocrystals in SiO2 matrix. One of the potential applications of these structures lies in photovoltaics, specifically in construction of all-silicon tandem solar cells. I studied the dynamics of carriers in these structures by methods of ultrafast spectroscopy which helped to unravel the microscopic behaviour of carriers, their transport, localization etc. Furthermore I investigated the doping of such structures as the technology of doping is crucial for manufacture of pn- junctions which are the core component of solar cells. At the end I delve into the dissipative Jaynes-Cummings model by mathematical modeling and theoretical calculations which describes among others microlasers and as such comes under a field of cavity quantum electrodynamics.