Interakce ultrakrátkých laserových pulsů s polovodičovými nanostrukturami

Abstract

Disertační práce je věnována optické spektroskopii (luminiscence, transmise, ultrarychlá luminiscence) nanokrystalických diamantových filmů a stříbrných nanočástic v matrici oxidu titaničitého. U obou materiálů byl detailně studován vliv laserového osvitu na změnu optických vlastností ve viditelné oblasti spektra za různých podmínek. Nanokrystalický diamant vykazuje ve viditelné spektrální oblasti silnou subpikosekundovou a pikosekundovou fotoluminiscenci, jejíž charakter (intenzita a rychlost doznívání) se mění s laserovým osvitem a okolním tlakem vzduchu. Změny ve fotoluminiscenci jsou doprovázeny změnou optické tloušťky filmů. Jevy byly přiřazeny fotoindukovaným adsorpčním procesům, které ovlivňují elektronové stavy pocházející od atomů na povrchu a na hranicích zrn, jejichž energie leží v zakázaném pásu diamantu. Zavedli jsme a optimalizovali metodu přípravy nanokompozitních Ag-TiO2 filmů vykazujících mnohobarevný fotochromický jev. Z analýzy počátečních fází fotochromické transformace jsme určili, že s laserovým osvitem dochází k modrému posuvu plasmonových frekvencí rezonujících stříbrných nanočástic. Fotoluminiscenční měření potvrdila, že během fotochromické transformace dochází k nárůstu počtu Ag+ iontů v nanokompozitu. Na základě fotoluminiscencích měření byly rozlišeny dva příspěvky k zářivé...

The thesis is devoted to the optical spectroscopy (photoluminescence, transmission, ultrafast photoluminescence) of nanocrystalline diamond films and silver nanoparticles in titanium dioxide matrix. We studied the influence of the laser irradiation on optical properties of both materials under various conditions. Nanocrystalline diamond exhibits strong subpicosecond and picosecond photoluminescence parameters of which (intensity and decay rate) change with the laser irradiation and ambient air pressure. The effects are accompanied by a change in optical thicknesses of the nanocrystalline diamond films. We assigned the phenomena to light induced adsorption processes which influence the subgap states originating from surface and grainboundaries atoms. We implemented and optimized the preparation technique of the nanocomposite Ag-TiO2films exhibiting the multicolour photochromic effect. The analysis of the initial stages of the photochromic transformation revealed that during the laser irradiation the plasmon frequency of the resonating silver nanoparticles was blue shifted. The photoluminescence spectroscopy confirmed an increase in number of the Ag+ ions during the photochromic transformation. The photoluminescnece of the nanocrystalline TiO2 is due to the two types of radiative transitions: the...