Ultrafast laser spectroscopy of semiconductors
Ultrarychlá laserová spektroskopie polovodičů
dissertation thesis (DEFENDED)
![Document thumbnail](/bitstream/handle/20.500.11956/172343/thumbnail.png?sequence=8&isAllowed=y)
View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/172343Identifiers
Study Information System: 123053
Collections
- Kvalifikační práce [10923]
Author
Advisor
Consultant
Trojánek, František
Referee
Oswald, Jiří
Žídek, Karel
Faculty / Institute
Faculty of Mathematics and Physics
Discipline
Quantum Optics and Optoelectronics
Department
Department of Chemical Physics and Optics
Date of defense
1. 4. 2022
Publisher
Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakultaLanguage
English
Grade
Pass
Keywords (Czech)
diamant|křemíkové nanokrystaly|časově rozlišená spektroskopie|NBOHCKeywords (English)
diamond|silicon nanocrystals|time-resolved spectroscopy|NBOHCTato disertační práce se zabývá studiem moderních polovodičových materiálů, diamantu a křemíkových nanokrystalů, pomocí metod laserové spektroskopie. Pro detailní výzkum diamantu bylo postaveno nové experimentální uspořádání, generátor laserových pulsů ve střední infračervené oblasti. S jeho pomocí byla zkoumána dynamika excitovaných nosičů o vysokých hustotách, jejich kondenzace do elektron- děrové kapaliny a interakce se světlem kolem jejich plasmové frekvence. Díky vysoké citlivosti těchto měření na teplotu nosičů bylo možné vidět dynamiku termalizace, k jejímuž popisu byla použita kvantová teorie absorpce na volných nosičích. V dopovaných křemíkových nanokrystalech zabudovaných do SiO2 matrice jsme zkoumali potenciální přítomnost volných nosičů, která by umožnila vytvořit PN přechod. Dále jsme v těchto vzorcích objevili významný rekombinační kanál, který se projevuje při vysokých intenzitách excitace. Identifkovali jsme jeho původ a popsali jeho interakci s nanokrystaly. Nakonec jsme analyzovali vliv atomů bóru v nanokrystalech na distribuci časů doznívání podle vyzářené vlnové délky.
This Ph. D. thesis is focused on the study of modern semiconductor materials, diamond, and silicon nanocrystals, by methods of laser spectroscopy. A new experimental setup, the generator of mid-infrared laser pulses, was built to study diamond in detail. With its help, we observed the dynamics of high-density excited carriers, their condensation into electron-hole liquid, and their interaction with light around their plasma frequency. Thanks to the high sensitivity of these measurements on the excited carrier temperature we could observe the thermalisation dynamics which was described by the quantum theory of free carrier absorption. In the doped silicon nanocrystals embedded into SiO2 matrix, we studied the potential presence of free carriers which could be used to create a PN junction. We also found an important recombination channel in these samples which manifests at high excitation intensities. We identified its origin and described its interaction with nanocrystals. At last, we analyzed the influence of incorporated boron atoms on the distribution of decay times according to the emitted wavelength.