Nanofotonika a nanoelektronika

Předmět: Nanofotonika a nanoelektronika

Katedra/Zkratka: SLO/BNNE

Rok: 2021 2022

Garant: 'doc. Mgr. Jan Soubusta, Ph.D.'

Anotace: Předmět seznámí studenty se základy nanofotoniky, která popisuje jevy na rozhraní teorie pevných látek a optiky. Předmět přiblíží studentům techniky mikroskopie v blízkém poli a rastrovacích hrotových mikroskopů. Dále objasní energetickou přeměnu v nanostrukturách a využití vlastností nanostruktur pro zvýšení účinnosti.

Přehled látky:
- Základy nanofotoniky, prostorové omezení. Podobnosti a rozdíly mezi fotony a elektrony, lokalizace. tunelování. Interakce s nanostrukturami pro fotony (evanescentní vlny, plazmonová rezonance) a pro elektrony (kvantově mechanický rozměrový jev, Coulombická blokáda). Přehled uplatnění probraných jevů v současných a budoucích součástkách pro optoelektroniku. - Fotospektroskopie, přehled optických metod pro studium nanostruktur. Objasnění různých metod měření fotoluminisce s mikroskopickým a s časovým rozlišením. - Skenovací mikroskopie v blízkém poli. Difrakční limit rozlišení optických soustav, Princip metody využívající evanescentních vln, Praktická demonstrace pomocí skenující sondy, Využití při studiu nanostrukur; Spektroskopie v blízkém poli: Princip metody na bázi skenovací mikroskopie, Využití ke studiu spektroskopických vlastností jednotlivých molekul. - Rastrovací hrotové mikroskopy. Tunelovací mikroskopie (STM) a mikroskopie atomárních sil (AFM). Modifikace AFM s využitím jiných interakcí: výstupní práce, elektrostatická síla, magnetická síla, měření s lokální detekcí proudu nebo kapacity. - Energetická přeměna v nanostrukturách. Základy fotovoltaického jevu v klasických slunečních článcích. Jevy omezující účinnost fotovoltaické přeměny. Využití vlastností nanostruktur pro zvýšení účinnosti: násobení nosičů, fotonová fúze, vícenásobná generace nosičů náboje. Základy fotolektrochemických článků: barvivem sensitizované solární články, fotoelektrochemický rozklad vody.