Seminarium Fizyki Materii Skondensowanej
Semianrium odbywa się we wtorki o godzinie 14:00 w sali D w budynku I.Prowadzący: Aleksander Wittlin (

Wtorek, 26 października 2021 r.

prof. dr hab. Dariusz Kaczorowski
(Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu)

Mixed singlet-septet Cooper pairing in half-Heusler superconductors

Seminarium on-line


In the ordinary picture of superconductivity, electrons with spin s = 1/2 form Cooper pairs whose spin structure is singlet (S = 0) or triplet (S = 1). However, when the electronic structure near the Fermi level is characterized by fermions with angular momentum j = 3/2, e.g., due to strong spin-orbit interaction, novel pairing states such as even-parity quintet (J = 2) and odd-parity septet (J = 3) are allowed. Prime candidates for such exotic pairing are half-Heusler compounds, which exhibit unconventional superconducting properties [1-4]. Recently, we have shown that superconductivity in the non-centrosymmetric bismuthide LuPdBi can be described by a mixture of isotropic even-parity singlet and anisotropic odd-parity septet pairing, whose ratio can be tuned by electron irradiation [5]. By means of magnetotransport and penetration depth measurements, we found that carrier concentrations and impurity scattering both increase with irradiation, resulting in a nonmonotonic change of the superconducting gap structure. Our findings shed new light on our fundamental understanding of unconventional superconducting states in topological materials.
[1] O.Pavlosiuk, D.Kaczorowski, and P.Wiśniewski, "Shubnikov-de-Haas oscillations, weak antilocalization effect and large linear magnetoresistance in the putative topological superconductor LuPdBi", Sci. Rep. 5, 9158 (2015)
[2] O.Pavlosiuk, D.Kaczorowski, and P.Wiśniewski, "Superconductivity and Shubnikov-de-Haas oscillations in the noncentrosymetric half-Heusler compound YPtBi", Phys. Rev. B 94, 035130 (2016)
[3] O.Pavlosiuk, D.Kaczorowski, X.Fabreges, A.Gukasov, and P.Wiśniewski, "Antiferromagnetism and superconductivity in the half-Heusler semimetal HoPdBi", Sci. Rep. 6, 18797 (2016)
[4] M.M.Hosen, G.Dhakal, K.Dimitri, H.Choi, F.Kabir, C.Sims, O.Pavlosiuk, P.Wiśniewski, T.Durakiewicz, J.-X.Zhou, D.Kaczorowski, and M.Neupane, "Observation of Dirac state in half-Heusler material YPtBi", Sci. Rep. 10, 12343 (2020)
[5] K.Ishihara, T.Takenaka, Y.Miao, Y.Mizukami, K.Hashimoto, M.Yamashita, M.Konczykowski, R.Masuki, M.Hirayama, T.Nomoto, R.Arita, O.Pavlosiuk, P.Wiśniewski, D.Kaczorowski, and T.Shibauchi, "Tuning the parity mixing of singlet-septet pairing in a half-Heusler superconductor", Phys. Rev. X (2021), in print

Wtorek, 19 października 2021 r.

dr inż. Marcin Kryński
(Instytut Fizyki PW)

Dynamical heterogeneity beyond amorphous solids

Seminarium on-line


Dynamical heterogeneity is a spatiotemporal fluctuation in the local atomic dynamical behavior and it is known to control phase transitions in amorphous solids as well as diffusion and viscosity near biological interfaces. Here we show that this concept can be used to unravel dynamical motifs governing not only the glassy relaxations of molecular solids but also the ionic diffusion process in number of crystalline solid electrolytes. We employ ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations together with case-tailored data-analysis tools to shed light on: oxide ion trapping in yttrium and niobium doped δ-Bi2O3, the collective nature of ionic diffusion in δ-Bi2O3, the cooperative and heterogeneous changes in hydrogen-bond dynamics controlling α- and β-relaxation processes in glassy polyols, and the rapid ionic conductivity change of perovskite Na0.5Bi0.5TiO3 associated with change in Na/Bi ratio.

Wtorek, 5 października 2021 r.

prof. dr hab. Józef Spałek
(Instytut Fizyki Teoretycznej UJ)

Teoria nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego: porównanie ilościowe z eksperymentem dla kupratów

Seminarium on-line


Omówię wyniki teoretyczne i ich porównanie ilościowe dla nadprzewodników wysokotemperaturowych z miedzią, w oparciu o nasze podejście wariacyjne do modelu t-J-U (systematyczne wyjście poza teorię pola średniego). Materiał stanowi treść obszernego artykułu przeglądowego przygotowanego dla Physics Reports. Spróbuję przekonać słuchaczy, że podejście oparte o silne korelacje między-elektronowe stanowi podstawę do pełnej ilościowej teorii tego nadprzewodnictwa, pod warunkiem uwzględnienia fluktuacji kwantowych (paramagnonów i plazmonów). Prace wykonane ze współpracownikami: M. Fidrysiakiem, M. Zegrodnikiem oraz A. Biborskim, finansowane z pomocą grantu NCN OPUS (2019-21).

Wtorek, 16 czerwca 2021 r.

dr hab. Anna Dyrdał, prof. UAM
(Wydział Fizyki Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza)

Nonequilibrium spin-orbit driven phenomena in graphene based heterostructures and topological insulators: from spin Hall effect to bilinear magnetoresistance

Seminarium on-line


Spin-orbit interaction is responsible not only for certain states and phases of matter, such as chiral spin textures or interfacial and surface spin-polarized states but also for a unique possibility of pure electrical control of the spin degree of freedom. For this reason, the spin-orbit driven phenomena are crucial not only due to the fundamental aspects of solid-state physics but also because of possible applications in spintronics. The spin Hall effect and the current-induced spin polarization (a.k. as Edelstein effect) have become a hallmark of nowadays spintronics, providing efficient mechanisms of the so-called charge-to-spin interconversion.

During this seminar, I will provide a brief overview of the spin-orbit driven phenomena in Rashba systems, and I will focus on graphene-based van-der-Waals heterostructures where one can observe spin polarization and variety of Hall effects, as well as topological phase transitions. Next, I will focus on systems with strong spin-orbit interaction (i.e., topological insulators, perovskite oxides), where current-induced spin polarization is strong enough to induce nonlinear response such as bilinear magnetoresistance (BMR) [1,2]. I will also present a highlytunable spin-orbit torque and anisotropic magnetoresistance in magnetichybrid systems based on a thin-film topological insulator [3].

[1] A. Dyrdal, J. Barnas, A. Fert, Spin-Momentum-Locking Inhomogeneities as a Source of Bilinear Magnetoresistance in Topological Insulators, Phys. Rev. Lett. 124, 046802 (2020)
[2] D. C. Vaz, F. Trier, A. Dyrdał, A. Johansson, K. Garcia, A. Barthélémy, I. Mertig, J. Barnaś, A. Fert, and M. Bibes, Determining the Rashba parameter from the bilinear magnetoresistance response in a two-dimensional electron gas, Phys. Rev. Materials 4, 071001(R) (2020)
[3] A.G. Moghaddam, A. Qaiumzadeh, A. Dyrdał, J. Berakdar, Highly Tunable Spin-Orbit Torque and Anisotropic Magnetoresistance in a Topological Insulator Thin Film Attached to Ferromagnetic Layer, Phys. Rev. Lett. 125, 196801 (2020)

Wtorek, 8 czerwca 2021 r.

Profesor Wanjun Jiang
(State Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics and Department of Physics, Tsinghua University, Beijing, China)

Skyrmion Topological Spintronics

Seminarium on-line


Symmetry breaking together with a strong spin-orbit interaction give rise to many exciting opportunities for the condensed matter physics community. Topologically protected magnetic skyrmions are one of the examples. Skyrmions are particle-like topological spin textures stabilized by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction, which have recently stimulated great interests in spintronics community [1-3].

In this talk, I will first present our experimental results in the electric creation and manipulation of skyrmions at room temperature in the interfacially asymmetric magnetic multilayers. This is enabled by the inhomogeneous current induced spin-orbit torques in a Ta/CoFeB/TaOx trilayer [4-6]. Secondly, I will demonstrate experimentally a spin-topology-driven dynamics of magnetic skyrmion - the skyrmion Hall effect [6-7]. Namely, an accumulation of skyrmions at the transverse side of the device is experimentally achieved.

Thirdly, I will discuss the thermodynamical physics associated with skyrmions, including the random thermal fluctuation-induced random walk of a single isolated skyrmion. In particular, an intriguing topology dependent Brownian gyromotion, together with a nonlinear temperature-dependent diffusion behavior will be discussed. Subsequently, thermal generation, manipulation and detection of nanoscale skyrmions in an integrated/on-chip device will be discussed. Finally, some open questions and future focus points will be addressed.


[1] A. Fert, et al., Nature Nanotechnology, 8, 152 (2013).
[2] N. Nagaosa, et al., Nature Nanotechnology 8, 899-911 (2013).
[3] W. Jiang, et al., Physics Reports, 704, 1-49 (2017).
[4] W. Jiang, et al., Science 349, 283 (2015).
[5] W. Jiang, et al., AIP Advances 6, 055602 (2016).
[6] W. Jiang, et al., Nature Physics,13, 162 (2017).
[7] K. Litzius, et al., Nature Physics,13, 170 (2017).
[8] L. Zhao, et al. W. Jiang, Phys. Rev. Letts. 125, 027206 (2020).
[9] Z. Wang, et al. W. Jiang, Nature Electronics, 3, 672-679 (2020).

Wtorek, 25 maja 2021 r.

prof. dr Ewelina Hankiewicz
(Theoretical Physics, University of Würzburg, Germany)

Parity anomaly related effect in topological materials

Seminarium on-line


Recent experimental progress in condensed matter physics enables the observation of signatures of the parity anomaly (failure of the existence of single Dirac fermion in two spatial dimensions) in Dirac-like materials [1,2,3]. Using effective field theories and analyzing band structures in external out-of-plane magnetic fields (orbital fields), we show that topological properties of quantum anomalous Hall (QAH) insulators are related to the parity anomaly [2]. We demonstrate that the QAH phase survives in orbital fields, violates the Onsager relation, and can be therefore distinguished from a quantum Hall (QH) phase [2,3]. As a fingerprint of the QAH phase in increasing orbital fields, we predict a novel transition from -1 to 1 Hall plateau, caused by scattering processes between counter-propagating QH and QAH edge states [2,4]. This transition can be especially important in paramagnetic QAH insulators, such as (Hg,Mn)Te/CdTe quantum wells in which exchange interaction and orbital fields compete [2,5]. Furthermore, we predict new features related to the parity anomaly in ferromagnetic QAH systems [5].

[1] F. D. M. Haldane, Phys. Rev. Lett. 61, 2015 (1988).
[2] J. Böttcher, C. Tutschku, L. W. Molenkamp, and E. M. Hankiewicz Phys. Rev. Lett. 123, 226602 (2019).
[3] C. Tutschku, F. S. Nogueira, C. Northe, J. van den Brink, and E. M. Hankiewicz Phys. Rev. B 102, 205407 (2020).
[4] C. Tutschku, J. Böttcher, R. Meyer, and E. M. Hankiewicz Phys. Rev. Research 2, 033193 (2020).
[5] J. Böttcher, C. Tutschku, and E. M. Hankiewicz Phys. Rev. B 101, 195433 (2020).

Wtorek, 13 kwietnia 2021 r.

prof. dr hab. Andrzej Suchocki
(Instytut Fizyki PAN)

Luminescence of manganese ions in solids under high pressures

Seminarium on-line


Manganese ions can be found in various compounds in many valence states, between Mn1+ and Mn7+. The most often found are Mn2+, Mn3+, and Mn4+. Manganese as a dopant is a well-known luminescence activator in various single crystals and powders, with characteristic spectra for each of the oxidation states. These materials are used mainly as solid-state laser media, which offer a broad tuning range, as emitting center in LEDs, especially for proper color tuning, and also recently as an activator of luminescence for medical and biological applications in the infrared region.
Optical properties of Mnn+ ions are well described by crystal field model and depicted in Tanabe - Sugano diagrams. Manganese as transition-metal ions with open dn shell are strongly influenced by the surrounding ligands, which create a crystal field. Its strength depends on the Mn-ligand distance (and coordination number). Application of high pressures, which decrease lattice parameters of solids, is therefore a very powerful technique for studying the influence of changing crystal field on their luminescence properties.
Properties of Mnn+ dopants in various materials, studied by our group, will be presented in this talk. I will concentrate on Ca3Ga2Ge3O12manganese doped garnet [1], in which several Mnn+ dopants are observed, and on two types of other phosphors, doped with Mn2+, i.e. NaScSi2O6 clinopyroxene [2] and Gd(Zn,Mg)B5O10 pentaborate [3], where pressure induced Mn2+ luminescence quenching was studied. Finally some remarks about Mn4+ doped materials will be made [4].

1. Yongjie Wang, et al., J. Phys. Chem. C. 2021; 125, 5146
2. J. Barzowska, et al. RSC Advances 2017, 7, 275
3. L.-I. Bulyk, et al. Dalton Transactions 2020, 49, 14268
4. D. Galanciak, et al. J. Phys.: Condens. Matter 17, 7185-7197 (2005)

Wtorek, 23 marca 2021 r.

prof. dr hab. Marta Z. Cieplak
(Instytut Fizyki PAN)

Superconductor-metal transition in ultrathin niobium films

Seminarium on-line


Recent studies suggest that in disordered ultrathin films superconducting (SC) state may be intrinsically inhomogeneous. Here we investigate the nature of SC state in ultrathin Nb films, of thickness d ranging from 1.2 to 20 nm, which undergo a transition from amorphous to polycrystalline structure at the thickness d ≈ 3.3 nm. We show that the properties of SC state are very different in polycrystalline and amorphous films. The upper critical field ( Hc2 ) is orbitally limited in the first case, and paramagnetically limited in the latter. The magnetic field induced superconductor-metal transition is observed, with the critical field approximately constant or decreasing as a power-law with the film conductance in polycrystalline or amorphous films, respectively. The scaling analysis indicates distinct scaling exponents in these two types of films. Negative contribution of the SC fluctuations to conductivity exists above Hc2, particularly pronounced in amorphous films, signaling the presence of fluctuating Cooper pairs. These observations suggest the development of local inhomogeneity in the amorphous films, in the form of proximity-coupled SC islands.

Wtorek, 26 stycznia 2021 r.

mgr Konrad Norowski
(Instytut Fizyki PAN)

Experimental thermodynamics of nanostructures at low temperature

Seminarium on-line


A superconducting junction or nanowire probed with current pulses exhibits a transition to the normal metal state in the process known as "switching". Such switching occurs with a certain probability, and is a basis for a sensitive thermometry[1]. The process remains in a full analogy with a familiar flipping coin experiment[2]: switching to the normal state can be associated with a "head" and lack of switching with a "tail". Using fast current pulses to probe the aluminum junction gives insight into thermal transients of nanostructures with unprecedented temporal resolution falling into a single nanosecond range. Such dynamic studies of thermal processes were not possible before and scientists mainly focused on steady state investigations. I will present the method of switching thermometry and show its applications to investigate heat flows at nanoscale: measurement of thermal relaxation of the nanowire, arising from quasiparticle diffusion[3] and electron-phonon coupling.

[1] Nanosecond Thermometry with Josephson Junctions, M. Zgirski, M. Foltyn, A. Savin, K. Norowski, M. Meschke, and J. Pekola, Phys. Rev. Applied 10, 044068 (2018)
[2] Flipping-Coin Experiment to Study Switching in Josephson Junctions and Superconducting Wires, M. Zgirski, M. Foltyn, A. Savin, and K. Norowski, Phys. Rev. Applied 11, 054070 (2019)
[3] Heat Hunting in a Freezer: Direct Measurement of Quasiparticle Diffusion in Superconducting Nanowire, M. Zgirski, M. Foltyn, A. Savin, A. Naumov, and K. Norowski, Phys. Rev. Applied 14, 044024 (2020)

Wtorek, 19 stycznia 2021 r.

dr hab. Dominik Kurzydłowski
(Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie)

Superexchange interactions in silver(II) fluorides

Seminarium on-line


Coupling of structural, electronic, and magnetic degrees of freedom in compounds containing transition-metal cations with partially filled d shells leads to many intriguing phenomena, such as unconventional superconductivity. Due to the strong Coulomb interaction within the d shell, such compounds are most often insulators, with the unpaired spin density effectively localized on the transition-metal cations. In such systems magnetic interactions between the unpaired spins are mediated via the superexchange mechanism. Many silver(II) fluorides, containing the Ag2+ cation (4d9 electronic configuration), exhibit strong antiferromagnetic (AFM) spin-spin interactions. In fact, the simplest silver(II) fluoride, AgF2, turns out to be an excellent analogue of La2CuO4 - a spin-1/2 two dimensional AFM system that is a precursor of copper oxide-based superconductors. [1-3] In this talk I will describe examples of computational studies which offer insight into the interplay between spin-spin interactions and the structural characteristics of silver(II) fluorides.[4-6] In particular, I will focus on the effect of high hydrostatic pressure (p > 1 GPa) on the structure and magnetic properties of AgF2 and related systems, as modelled with the use of the Density Functional Theory.

Wtorek, 3 listopada 2020 r.

prof. Peter Christianen
(High Field Magnet Laboratory, Radboud University, Nijmegen, the Netherlands)

Valley Physics of Excitons in Monolayer MoSe2 probed at High Magnetic Fields

Seminarium on-line


The High Field Magnet Laboratory (HFML) is an open access, large scale research infrastructure for high continuous magnetic fields. I will start this talk by giving an overview of the available magnets, capable of generating fields of up to 38 T (a 45 T Hybrid magnet is under construction) and the associated experimental infrastructure, which includes coupling to the free electron lasers of the adjacent FELIX laboratory. I will illustrate some of the experimental possibilities by giving some specific research examples.
The major part of the talk I will spend on discussing the optical properties of monolayer (ML) MoSe2, which is a two dimensional semiconductor with intriguing properties. ML MoSe2 exhibits a large exciton binding energy and a direct bandgap at two inequivalent valleys at the K and K' points in the Brillouin zone. These valleys have distinct optical selection rules, such that circularly polarized excitation can result in circularly polarized emission (valley polarization). I will discuss the experimental conditions under which ML MoSe2 shows valley polarization, how this differs from other 2D semiconductors, such as ML WSe2 and how valley polarization (coherence) can be induced (manipulated) by a high magnetic field.

Wtorek, 27 października 2020 r.

prof. dr hab. Andrzej J. Wojtowicz
(Instytut Fizyki, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu)

β-Ga2O3; a new semiconducting scintillator

Seminarium on-line


This presentation is about pure and doped β-Ga2O3 monocrystals as scintillators. The results have been obtained under the joint German/Polish project aimed at maximizing scintillation performance of these materials. The technology has been developed, single crystals have been grown and characterized in Berlin while scintillation performance of these crystals has been evaluated in Torun.
Although the scintillation light yield, even for the best β-Ga2O3 scintillators, is far from satisfactory (at about 7000 photons/MeV), the steady state radioluminescence spectra measured at temperatures between 10 and 350 K show a strong tenfold increase at low temperatures with, notably, almost no change in scintillation time profiles. We will demonstrate that the simple configurational coordinate diagram of the emission center points to absence of non-radiative intra-center transitions, in agreement with these observations. So the only option left is inefficient, thermally quenched host-to-center energy transfer. In addition to scintillation performance experiments, and some basic experiments, such as radio- and thermoluminescence, we have also performed a new and promising two-beam experiment, in which a sample is excited by an X-ray beam and stimulated by an IR laser diode.
The results of combined thermoluminescence and two-beam experiments point to the bimolecular kinetics of the emission decay stimulated by the IR-laser. We provide therefore an additional argument that the energy transfer process is due to a rapid free electron diffusion followed by recombination with self-trapped holes as previously suggested. Also, some peculiarities of X-IR time profiles, seem to suggest that the IR stimulation directly modifies not only the population of electrons in traps, but also the population of self-trapped holes.
Consequently, the thermally induced decomposition of the UV emission center, diffusion of the hole-polarons followed by trapping and non-radiative recombination of mobile charge carriers at uncontrolled centers must be responsible for a significant loss of scintillation UV light at 300 K. In particular any impurities introducing deep hole and electron trapping centers (such as, possibly, Fe3+) should be identified and eliminated.

This research has been financed from the funds of the Polish NationalScience Centre (NCN) and the German Research Foundation (DFG) in frames ofa joint grant (NCN: 2016/23/G/ST5/04048, DFG: GA 2057/2 1).

Wtorek, 13 października 2020 r.

Prof. Mikhail G. Brik
(Institute of Physics, University of Tartu, Estonia)

Transition metal ions with 3d3 electron configuration: Applications for solid state lighting and optical thermometry

Seminarium on-line


Different transition metal ions with the 3d unfilled shell are used for applications in solid state lasers and phosphors. Among the whole 3d elements group, the ions with the 3d3 configuration are of particular importance, due to their specific energy level scheme, which can lead to three kinds of photoluminescence spectra: i) sharp spin-forbidden 2E→4A2 emission; ii) broad spin-allowed 4T24A2 emission; iii) coexistence of both emissions. In the present work recent progress in the development of crystalline materials doped with the Mn4+ and Cr3+ ions will be reviewed. The Mn4+ ions-doped hosts exhibit only sharp emission spectra in the range from 620 nm to ~700 nm, depending on the host [1]. The phosphors with emission between 620 nm and 650 nm (K2SiF6, Na2SiF6 etc) are suitable for applications in white LEDs to produce warm white light. The phosphors emitting at longer wave lengths (Ba2LaNbO6, La2LiSbO6 etc) are used for applications in white LEDs for agriculture, to enhance plant growth [2]. The emission peak position can be tuned by chemical composition, whereas the emission intensity depends on the local symmetry, as will be discussed in detail. The Cr3+ ions can produce all three above-mentioned spectra, depending on the host material. For example, in ZnAl2O4 and MgAl2O4 sharp Cr3+ red 2E→4A2 emission transition is peaked at around 685 nm [3], whereas in LaSc3(BO3)4 and (Ce,Gd)Sc3(BO3)4 broad infrared Cr3+ 4T24A2 emission band is centered at 960 nm and 1100 nm, respectively [4, 5]. An interplay of the strong and weak crystal field effects can produce redistribution of relative intensities of both 2E→A2 and 4T2→A2 emission transitions in the Cr3+-bearing phosphors. With increased temperature, the infrared 4T24A2 emission gains intensity. Ratio of intensities of these two transitions can be used for non-contact temperature measurements [6, 7]. Another potential application of such systems is pressure sensing. These examples justify recently renewed interest to the Cr3+ and Mn4+ ions.


[1] M.G. Brik, A.M. Srivastava, J. Lumin. 133 (2013) 69-72.
[2] A.M. Srivastava, M.G. Brik, H.A. Comanzo, W.W. Beers, W.E. Cohen, T. Pocock, ECS J. Sol. State Sci. & Technol. 7 (2018) R3158-R3162.
[3] M.G. Brik, J. Papan, D.J. Jovanovic, M.D. Dramicanin, J. Lumin. 177 (2016) 145-151.
[4] X.F. Long, G.F. Wang, T.P.J. Han, J. Cryst. Growth 249 (2003) 191-194.
[5] M.G. Brik, V.A. Lebedev, E.V. Stroganova, J. Phys. Chem. Solids 68 (2007) 1796-1804.
[6] J. Ueda, M. Back, M. G. Brik, Y. X. Zhuang, M. Grinberg, S. Tanabe, Opt. Mater. 85 (2018) 510-516.
[7] M. Back, J. Ueda, M. G. Brik, T. Lesniewski, M. Grinberg, S. Tanabe, ACS Appl. Mater. Inter. 10 (2018) 41512-41524.

Wtorek, 6 października 2020 r.

dr Benjamin Piot

Quantum spin Hall effect with Landau levels

Seminarium on-line


The quantum spin Hall (QSH) effect is a unique phenomenon where charge carriers propagate only along the (1-dimensional) edges of a 2-dimensional sample, with their spin degree of freedom being locked to their direction of propagation. Such a state was originally observed in time reversal symmetry-protected HgTe quantum wells [1], later on included into the broader family of "topological insulators".
A similar system with counter-propagating spin-polarized edge channels was predicted to occur in graphene in the presence of a perpendicular magnetic field, based on the specificities of ambipolar Dirac fermions in the quantum Hall regime [2]. Experimentally, the observation of such state has been hindered for years by the presence of many-body effects stabilizing fully gapped (bulk and edges) phases.
By using substrate-screening engineering, we have recently modified the nature of electron-electron interactions in graphene and uncovered the predicted underlying QSH effect [3].
In this talk, I will introduce the quantum Hall and quantum spin Hall effects, and the strategy to trigger a quantum spin Hall state in graphene. I will present magneto-transport measurements on high quality graphene/BN/STO samples demonstrating the existence of a QSH state with the expected quantized (local and non-local) resistances. The observed 1D spin coherent channels emerge at moderate magnetic fields (~ 1T), survive up to a temperature higher than 100 K, and are over a micrometer long.

[1] M. König et al, Science 318, 766-770 (2007)
[2] D. Abanin et al, Phys. Rev. Lett. 96,176803 (2006), L. Brey et al, Phys. Rev. B, 73, 195408 (2006)
[3] L. Veyrat, C. Déprez, A. Coissard, X. Li , F. Gay, K. Watanabe, T. Taniguchi, Z. Han, B.A. Piot, H. Sellier, and B. Sacépé, Science Vol. 367, pp. 781-786 (2020)

Wtorek, 22 września 2020 r.

dr Carmine Autieri
(Instytut Fizyki PAN, MagTop)

New phases of the transition-metal oxides

Seminarium on-line


There is consolidated evidence that the surfaces and the interfaces between different electronic states and quantum orders are a source of novel physical phenomena. The interest for this research area points both to the underlying fundamental physics as well as to the high impact in applications based on heterostructures with new emergent functionalities with respect to their constituents.
The spin, orbital, charge, and lattice degrees of freedom affected at the interface may lead to artificial materials with novel and exotic properties, opening to the possibility to make new devices. We present a few examples of the quantum phenomena occurring at the surfaces and interface of transition metal oxides using the density functional theory approach.

Wtorek, 30 czerwca 2020 r.

prof. dr hab. Magdalena Załuska-Kotur
(Instytut Fizyki PAN)

Kryształy Pauliego

Seminarium on-line


W pracach M. Gajda, J. Mostowski, T. Sowiński, M. Załuska-Kotur, EPL 115, 20012 (2016), oraz D. Rakshit, J. Mostowski, T. Sowiński, M. Załuska-Kotur, M. Gajda, Scientific Reports 7, 15004 (2017) pokazaliśmy, jak można zobrazować funkcje korelacji kwantowych wysokiego rzędu. Pokazaliśmy, że układ nieoddziałujących atomów podlegających statystyce Fermiego, uwięzionych w parabolicznej pułapce tworzy regularne struktury geometryczne, nazwane przez nas kryształami Pauliego. Struktury te maja inny charakter i kształt niż analogiczne układy utworzone przez cząstki w pułapce, które odpychają się za pomocą klasycznych sił. Obserwacja kryształów Pauliego, to umiejętność zrzutowania funkcji falowej wielu ciał, obiektu, który istnieje w wielowymiarowej przestrzeni na dwuwymiarową płaszczyznę. To bardzo trudne zadanie. Zaproponowaliśmy cały schemat postępowania, którego realizacja pozwoliła potwierdzić, że kryształ Pauliego został sformowany. Należy wszystkie atomy jednocześnie sfotografować. Ponieważ z jednegozdjęcia nie da się odczytać geometrii kryształu Pauliego procedurę tą należy powtórzyć dziesiątki tysięcy razy, a otrzymane zdjęcia nałożyć jedno na drugie po uprzednim, właściwym wzajemnym dopasowaniu. Dopiero po takiej statystycznej analizie można zobaczyć kryształ Pauliego. Niedawno udało się taka właśnie procedurę przeprowadzić doświadczalnie grupie Selima Jochima z Uniwersytetu w Heidelbergu w Niemczech. Wyniki są dostępne w arXiv.2005.03929. Zaobserwowane geometryczne struktury utworzone przez atomy schłodzone do temperatury jednej milionowej kelwina powyżej zera bezwzględnego, są dokładnie takie same jak te przewidziane przez nas i potwierdzają, ze zakaz Pauliego ma dużo dalej idące konsekwencje, wykraczające poza funkcję Fermiego-Diraca.

Wtorek, 23 czerwca 2020 r.

dr Rafał Jakieła
(Instytut Fizyki PAN)

Rola pierwiastków atmosferycznych w półprzewodnikach

Seminarium on-line


Wszystkie procesy chemiczne odbywające się w atmosferze ziemskiej są siła rzeczy narażone na kontaminację pierwiastkami zawartymi w tej atmosferze. Dlatego też, główne pierwiastki atmosfery czyli wodór (H), węgiel (C), azot (N) i tlen (O), wchodzą w skład wszelkich produktów wytwarzanych przez człowieka, czy to jako główne składniki, czy też jako śladowe zanieczyszczenia.
Szczególna ich rola w technologii półprzewodników wynika właśnie z ich rozpowszechnienia w przyrodzie. Mogą one być bądź składnikiem głównym niektórych półprzewodników jak GaN, ZnO, SiC, lub intencjonalną domieszką jak C w GaN, czy N w ZnO i SiC. Stanowią też źródło kontaminacji w procesach zachodzących przy ciśnieniu atmosferycznym, ale też takich prowadzonych w warunkach wysokiej próżni, poprzez oddziaływanie z gazami resztkowymi. Dla wielu procesów wzrostu materiałów półprzewodnikowych pierwiastki te są gazami obojętnymi, jednak bardzo często mają istotny wpływ na ich właściwości elektryczne. Mogą wprowadzać do materiału nośniki donorowe lub akceptorowe, czy też powodować pasywacje nośników będących w materiale półprzewodnikowym. Jednocześnie, powszechność występowania gazów atmosferycznych nakłada limit detekcji przy pomiarze ich zawartości w półprzewodnikach uzależniony od stopnia ich adsorpcji na powierzchni badanej próbki. Większość ilościowych metod pomiarowych z trudnością radzi sobie z pomiarem zawartości tych pierwiastków w ciałach stałych ze względu na wysoki wkład sygnału od tła pochodzącego z gazów resztkowych. Metoda spektrometrii masowej jonów wtórnych SIMS (ang. secondary ion mass spectrometry) działająca w ultra wysokiej próżni oraz wykorzystująca łatwość jonizacji pierwiastków atmosferycznych, pozwala jako jedna z nielicznych metod mierzyć ich zawartość w materiałach na poziomie ppm, dając jednocześnie możliwość wyznaczenia ich rozkładu głębokościowego. Pierwsza cześć prezentacji jest poświęcona właściwościom termodynamicznym tlenu w krzemie, scharakteryzowanych na podstawie pomiarów SIMS.Szczególne zainteresowanie tym materiałem wynikło z analiz przeprowadzonych przy badaniu detektorów krzemowych wykorzystywanych w Wielkim Zderzaczu Hadronów Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN. Następnie przedstawione zostaną wyniki badań dotyczących właściwości termodynamicznych tlenu w GaN, oraz wodoru w GaN i SiC materiałach, które odgrywają coraz większą rolę w technologii półprzewodnikowej, będąc bazą materiałową dla szerokiej gamy urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych.

Wtorek, 9 czerwca 2020 r.

dr inż. Maciej P. Polak
(Katedra Inżynierii Materiałów Półprzewodnikowych Politechniki Wrocławskiej i Department of Materials Science and Engineering, University of Wisconsin-Madison, USA)

Duża siła oscylator szerokich studni InGaN/GaN pomimo olbrzymich pól piezoelektrycznych

Seminarium on-line


Mocno niedopasowane stopy półprzewodnikowe to grupa materiałów, w których atomy związków macierzystych tworzących dany stop znacznie różnią się od siebie rozmiarem i elektroujemnością. Tego typu układy charakteryzują się właściwościami które nie są obserwowane w tradycyjnych stopach półprzewodnikowych, np. wykazując bardzo gwałtowną redukcję przerwy energetycznej w funkcji składu stopu, czy tworząc pasma pośrednie wewnątrz przerwy energetycznej. Materiały te oferują również nowe możliwości w kontekście inżynierii struktury pasmowej i dopasowania sieciowego odgrywającego kluczową rolę w projektowaniu heterostruktur. Ich właściwości pozwalają na potencjalne zastosowanie w laserach, ogniwach słonecznych nowej generacji, czy detektorach. W trakcie wykładu jako przykłady reprezentatywne omówione zostaną układy z rodziny rozrzedzanych bizmutków (III-V:Bi), rozrzedzanych azotków (Ga-III:N) oraz stop GeSn.

Wtorek, 26 maja 2020 r.

dr inż. Grzegorz Muzioł

Duża siła oscylator szerokich studni InGaN/GaN pomimo olbrzymich pól piezoelektrycznych

Seminarium on-line


Studnie kwantowe InGaN/GaN hodowane na polarnych kierunkach podłoży GaN cierpią na niską siłę oscylatora. Przyczyną są olbrzymie pola piezoelektryczne powodujące przestrzenną separację funkcji falowych elektronów i dziur. Szczególnie dotknięte tym problemem są przyrządy optoelektroniczne oparte na wysoko-składowych studniach InGaN, emitujące światło koloru zielonego. Wynika to ze zwiększającego się niedopasowania sieciowego studni i, co za tym idzie, pola elektrycznego wewnątrz studni. W tej pracy pokazane zostanie, że dla bardzo szerokich studni InGaN, w których przekrycie pomiędzy funkcjami falowymi stanów podstawowych elektronów i dziur jest praktycznie równe zeru, aktywne stają się nowe przejścia pomiędzy stanami wzbudzonymi. Siła oscylatora tych przejść jest, co zaskakujące, większa niż przejść podstawowych w studniach o standardowej grubości. Dodatkowo, pokazane zostanie, że im większy skład studni InGaN tym większa efektywność szerokich studni. Te odkrycia mogą mieć znaczenie dla przyszłych przyrządów optoelektronicznych emitujących światło koloru zielonego. Pokazane zostanie, przy pomocy czasowo rozdzielonej fotoluminescencji, jak przy zwiększaniu szerokości studni ewoluuje natura przejść radiacyjnych. Dodatkowo, porównane zostaną własności przyrządów optoelektronicznych (diod laserowych) zawierających standardowe i szerokie studniach.

Wtorek, 12 maja 2020 r.

dr Valentine Volobuiev
(Instytut Fizyki PAN)

Inducing giant Rashba splitting in (111) IV-VI semiconductor epilayers

Seminarium on-line


Rashba effect is well known physical phenomenon arising in solids with large spin-orbit coupling by space symmetry breaking and consequently creation of electric field which splits spin degenerate bands in momentum[1]. This effect is received great attention in recent time due to possible application in spintronics [2]. Future devices operating at room temperature require a large separation between the spin-polarized bands both in momentum and energy. Therefore searching for novel materials and methods to enlarge Rashba splitting is of a great importance.
In this presentation we will review our recent growth and angle resolved photoemission spectroscopy results obtained for (111) polar surface of IV-VI semiconductor epilayers. We show how giant Rashba effect can be induced and/or controlled: i) by surface and bulk doping [3]; ii) ferroelectric distortion [4] and iii) magnetic dopants [5]. We also demonstrate how topological surface states of topological crystalline insulator based on IV-VI materials intervene with Rashba surface states [3].
We thank the Helmholtz-Zentrum Berlin and SOLARIS National Synchrotron Radiation Centre for the allocation of synchrotron radiation beamtime. The research of V.V. Volobuev in Poland was supported by the Foundation for Polish Science through the IRA Programme co-financed by EU within SG OP.

[1] Yu. A. Bychkov and E. I. Rashba, JETP lett. 39, 78 (1984).
[2] A. Manchon, et al, Nature mater. 14, 871 (2015).
[3] V.V. Volobuev, et al, Advanced Materials 29, 1604185 (2017).
[4] J. Krempasky, et al, Physical review B 94, 205111 (2016).
[5] J. Krempasky, et al, Nature communications 7, 13071 (2016).

Wtorek, 5 maja 2020 r.

dr hab. Ewa Przeździecka
(Instytut Fizyki PAN)

Supersieci CdO/MgO - nowy materiał dla optoelektroniki

Seminarium on-line


Trójskładnikowe stopy tlenków II-VI takie jak ZnMgO, ZnCdO czy MgCdO są interesujące ze względu na możliwość modulowania ich właściwości optoelektronicznych w szerokim zakresie. Szczególnie ciekawym materiałem są stopy (Mg,Cd)O. Prosta przerwa energetyczna CdO wynosi 2.3 eV (skośna 0.9 eV), natomiast dla MgO wynosi ~7.8 eV. Teoretycznie struktura soli kamiennej powinna być stabilna w całym zakresie składów (Mg,Cd)O, co potencjalnie pozwala na modulację przerwy energetycznej od 2.3 do 7.8 eV bez zmiany struktury krystalograficznej. Dotychczas jednak udało się otrzymać stopy tego typu w bardzo ograniczonym zakresie składów. Jedną z metod uniknięcia separacji faz i otrzymania pełnego zakresu składów jest wytwarzanie zamiast stopów typu random stopów uporządkowanych (quasi-alloys) w formie supersieci o małym okresie. Podczas wykładu omówione zostaną wzrost i właściwości supersieci {CdO/MgO} o grubościach warstw 1-5 nm i liczbie par 20-50, hodowanych na podłożach Al2O3. Pokazane zostaną m. in. wyniki pomiarów dyfrakcyjnych XRD i wysoko-rozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Zebrane dane pokazują bardzo dobrą jakość krystalograficzną takich struktur. Modyfikacja grubości warstw pozwala na precyzyjną modulację przerwy energetycznej quasi-stopu. Wykonano pomiary absorpcji optycznej i wyznaczono przerwę energetyczną struktur w zakresie od 2.2 eV do 6 eV. Otrzymano także bardzo dobrą zgodność danych eksperymentalnych z wynikami obliczeń teoretycznych.

Wtorek, 28 kwietnia 2020 r.

dr hab. Artur Bednarkiewicz, prof. INTiBS PAN
(Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław)

Nanomateriały domieszkowane jonami lantanowców - właściwości, zastosowania i wyzwania

Seminarium on-line


W trakcie wykładu przedstawione zostaną w skrócie właściwości nanomateriałów koloidalnych domieszkowanych jonami lantanowców.Szczególna uwaga zostanie poświęcona możliwości konstruowania materiałów typu rdzeń płaszcz, które w konsekwencji pozwalająna projektowanie nowych i niespotykanych do niedawna właściwości spektroskopowych. Ten wstęp posłuży do przedstawienia zjawiskalawinowej emisji fotonów i jego zastosowań w obrazowaniu optycznym dalekiego pola poniżej limitu dyfrakcji, nano-termometriiluminescencyjnej oraz konstrukcji bio-czujników FRET.

Wtorek, 3 marca 2020 r.

dr hab. Paweł Kowalczyk
(Department of Solid State Physics, University of Łódź)

Antimonene and Bismuthene: growth and electronic properties


Recently, growing interest in 2D materials is observed initiated by exfoliation of graphene followed by investigations of silicane, germanene and stanene all located in 14th group of periodic table. Elements located in 15th group are also capable to crystalize in 2D form in layered A17 structure (black phosphorus structure, α-form). The widely investigated α-phosphorene is best known example, however, α-arsenen, α-antimonen, α-bismuthene and α-bismuth antimoniden can be synthesized. Interestingly, Sb and Bi can also form stable hexagonal form i.e. β phase based on A7 structure (blue phosphorus).
Our recent LEEM/PEEM experiments allowed us for the first time to observe growth of bismuthene. Surprisingly, we discovered that growth of Bi islands is characterized by their anomalous diffusion with islands jump length distribution described by truncated Levy statistics. For thicker depositions we observed transformation of α-Bi to β-Bi. Moreover, for the first time we were able to investigate electronic structure of single 2 μm wide bismuthene island using μARPES. These experiments further supported by extensive STM/STS measurements and DFT calculations allowed us to understand both crystallographic and electronic structure of bismuthene.
We decided to use bismuthene islands as a support for antimony films in order to engineer antimonene on bismuthene heterostructure. Surprisingly we fabricated two Van der Waals heterostructure systems: α- and β-antimonene grown on top of bismuthene. It is worth pointing out here that our α-antimonene was first experimental realization of this allotrope. Crystallographic structure of both Van der Waals heterostructres is investigated using STM and is further confirmed by moiré pattern simulations. Their electronic structure is probed experimentally using STS and theoretically using DFT. In particular DFT results suggest that α-Sb is 2D topological insulator while α-Sb is topologically trivial semiconductor. We note that the α-phases of Bi and Sb have a black phosphorus-like structure which has not previously been employed in van der Waals heterostructures.

Wtorek, 18 lutego 2020 r.

Dr. Yuriy Hizhnyi
(Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine)

Application of the electronic structure calculations to investigation the luminescence mechanisms in oxide crystals


The luminescent properties of oxide crystals, in particular those containing the oxyanion groups of XO42- (X = Cr, P, Mo W) - chromates, phosphates, molybdates and tungstates enables to use these compounds in various fields of modern science and technology. Calculations of the electronic structures and related physical parameters can provide independent investigation of the energy and spatial characteristics of the electronic states involved at different stages of the luminescence processes.
This report presents several examples of the application of electronic structure calculations to problems related to the elucidation of luminescence mechanisms in oxide crystals of different types and their constituent elements - molecular anions. Formation of the luminescence excitation spectra in the energy region of band-to-band excitations of MIIMoO4 molybdate crystals (MII = Ca, Sr, Zn, Pb) is explained using results of calculations by band-periodic method. The origin of the luminescence components of phosphate and phosphate-molybdate crystals containing Bi3+ ions in their hosts is revealed using results of the electronic structure calculations and experimental data on luminescence spectroscopy in the VUV range of excitation energies. The role of defects in the formation of charge carrier traps in ZnSe and Li2MoO4 crystals are analyzed using results of calculations of the transition energy levels (ionization energies) of a wide set of defects in these compounds. The calculations of excited multi-electron states and vibrational spectra are carried out in cluster approach by the quantum-chemical method in order to reveal the possibility of optical monitoring of the adsorption process of XO42- (X = Cr, Mo, W) anions and anion-containing molecular complexes on the surface of carbon nanostructures (carbon nanotubes and graphene sheets).

Wtorek, 4 lutego 2020 r.

dr Belisa de Aquino
(Instytut Fizyki PAN)

Graphene-based devices for water confinement and filtration


Due to their outstanding properties, graphene and graphene-like materials are attracting increasing interest as candidates for different technological applications. Pristine or functionalized graphene-based materials are expected to have particular impact in the area of water desalination and filtration devices. The fabrication of narrow and smooth graphene capillaries with channel heights controlled with atomic-scale precision have enabled novel research on molecular transport and nanofluidics. These are strongly dependent on the structural properties of the confined water. We will show how experiments combined to molecular dynamics simulations can bring new understanding of such properties as well as good insights for the fabrication of new filtration devices. Specifically, we will focus on the electrostrictive behavior of confined water and the effects of nanoscale confinement on water ions.

Wtorek, 3 grudnia 2019 r.

dr Michał Szot
(Instytut Fizyki PAN)

Termoelektryki na bazie PbTe


Tellurek ołowiu ciągle pozostaje jednym z najbardziej obiecujących materiałów dla szerokich zastosowań termoelektrycznych. Dlatego też próby polepszenia jego właściwości termoelektrycznych poprzez nano- i mikrostrukutryzację lub przez wytwarzanie stopów na jego bazie jest jednym z głównych kierunków badań mających na celu poszukiwanie tanich i przyjaznych dla środowiska metod lepszego wykorzystania energii.
W czasie seminarium przedstawię wyniki eksperymentalnych i teoretycznych badań wpływu dodatku kadmu na termoelektryczne właściwości monokrystalicznego tellurku ołowiu. Kryształy Pb1-xCdxTe z zawartością Cd ok 10 at.% wykazują między innymi prawie dwukrotnie większą termosiłę w porównaniu do czystego PbTe. Przedstawiony zostanie model teoretyczny opisujący obserwowane właściwości termoelektryczne monokryształów Pb1-xCdxTe w temperaturze pokojowej. Model ten rozszerzony do wyższych temperatur oraz szerokiego zakresu koncentracji nośników prądu przewiduje, że termoelektryczny parametr skuteczności dla monokrystalicznego Pb1-xCdxTe może osiągać wartość ZT ≈ 1.4. Badany przez nas materiał stanowi więc referencję dla polikrystalicznego, dwufazowego Pb1-xCdxTe z niską zawartością Cd (do ok. 3 at.%), dla którego raportowano ZT ≈ 1.2÷1.7.

Wtorek, 19 listopada 2019 r.

prof. dr hab. Jarosław Korbicz

Decoherence, objectivity, and Spectrum Broadcast Structures


I will present refined forms of decoherence known as quantum Darwinism and, recently introduced, Spectrum Broadcast Structures. I will show their links to one particular aspect of the quantum-to-classical transition, namely how comes that the classical world is objective. I will also make an overwiev of both concrete model as well as general problems studied so far, putting main emphasis on the Spectrum Broadcast Structures.

Wtorek, 12 listopada 2019 r.

prof. dr hab. Tomasz Story
(Instytut Fizyki PAN)

Topologiczne półprzewodniki


Choć najważniejsze półprzewodniki (krzem, arsenek galu, azotek galu) stosowane we współczesnej elektronice i optoelektronice są uznawane za materiały topologicznie trywialne to inne rodziny związków półprzewodnikowych, takie jak chalkogenki rtęci (HgTe), bizmutu (Bi2Se3, Bi2Te3), antymonu (Sb2Te3) czy cyny (SnTe) to materiały kluczowe dla dynamicznego rozwoju nowego obszaru fizyki materii skondensowanej - topologicznych izolatorów i półmetali. Są to nowe powierzchniowe (2D) lub krawędziowe (1D) przewodniki prądu elektrycznego o unikatowych cechach związanych z liniową relacją dyspersji energii elektronów (Diraca) i silnym sprzężeniem ruchu orbitalnego elektronów z ich spinem.
Pokazane zostanie jak unikatowe możliwości sterowania strukturą elektronową oraz właściwościami elektrycznymi, optycznymi i magnetycznymi półprzewodników mogą być wykorzystane do doświadczalnych obserwacji powierzchniowych i krawędziowych stanów topologicznych dokonane metodami fotoemisyjnej spektroskopii elektronowej, skaningowej spektroskopii tunelowej, a także pomiarami efektów magneto-transportowych i magneto-optycznych. Przedstawione zostaną także nowe koncepcje, np. układów topologicznych wyższych rzędów, topologicznych defektów strukturalnych czy wzajemnego wpływu porządku topologicznego, magnetycznego i nadprzewodzącego. Doświadczalna realizacja tych koncepcji wymaga nowych materiałów topologicznych w postaci półprzewodnikowych heterostruktur warstwowych lub nanodrutów.

Wtorek, 5 listopada 2019 r.

Prof., PhD, D. of Sc. Z. Dashevsky
(Department of Materials Engineering, Ben Gurion University)

Enhancement of thermoelectric performance in AIVBVI semiconductors for energy applications


The development and wide application of thermoelectric generators (TEG) as user friendly direct energy conversion technology is limited mainly by two factors:
- relatively low conversion efficiency of TEGs,
- limited resources of thermoelectric materials for large-scale production of high-performance TEGs for wide range applications.
Choice criteria of effective thermoelectric material were stated by A .F. Ioffe, as "the material with the electrical conductivity like a good metal and the thermal conductivity like a good insulator". The efficiency of heat energy conversion to electric power depends on figure of merit of thermoelectric material, which is expressed as: Z = S2σ/κ, where S is Seebeck coefficient, σ is electrical conductivity and κ is thermal conductivity.
Researchers and engineers focus their efforts on solving these problems by increasing in thermoelectric efficiency Z in a wide range of operating temperatures (50 - 1000 °C).
AIVBVI semiconductors, where a combination of dopants allows tuning of the Fermi level to an optimal position and keeping the required concentration of carriers at high temperatures are excellent candidates for middle-temperature thermoelectric applications.

Wtorek, 15 października 2019 r.

prof. dr hab. Marek Godlewski
(Instytut Fizyki PAN)

Tlenki szeroko-przerwowe - nowe zastosowania w elektronice


Ponad dziesięć lat temu dokonała się rewolucyjna zmiana architektury tranzystorów polowych w układach scalonych. Ultra-cienkie warstwy wybranych tlenków szeroko-przerwowych osadzane metodą ALD (z ang. Atomic Layer Deposition) zastosowano w elektronice, jako tlenki podbramkowe (HfO2). Zaproponowano także ich zastosowania jako elementy nowej generacji pamięci półprzewodnikowych, a także w fotowoltaice, jako warstwy barierowe (Al2O3) lub warstwy anty-refleksyjne.
W referacie omówię obecną sytuację, po rewolucyjnej zmianie SiO2 na HfO2 w nanoelektronice krzemowej, a także najnowsze badania dotyczące Ga2O3 i zastosowań tego materiału.

Badania współfinansowane ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBiR), umowa nr TECHMATSTRATEG1/347012/NCBR/2017 (HYPERMAT).

Wtorek, 18 czerwca 2019 r.

prof. dr hab. Elżbieta Zipper
(Wydział Fizyki, Uniwersytet Śląski)

Jak postęp w nauce wpływa na nasze życie


Żyjemy w czasach szybkiego rozwoju nauki. Bardzo istotnie zwiększa się nasza wiedza o świecie, ale też wiele nowych osiągnięć nauki wpływa napoprawę jakości życia. W wykładzie przedstawię, na wybranych przykładach,jak badania naukowe w fizyce, informatyce, biochemii czy biotechnologiiznajdują ciekawe zastosowania w ochronie środowiska i medycynie.

Wtorek, 4 czerwca 2019 r.

dr inż. Tomasz Sochacki
(Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk)

Krystalizacja objętościowego azotku galu metodą HVPE w IWC PAN


Półprzewodniki azotkowe, azotek galu (GaN), azotek indu (InN) i azotek glinu (AlN) oraz ich stopy AlInGaN, znane są z zastosowań w elektronice oraz optoelektronice. Większość urządzeń opartych o półprzewodniki azotkowe budowana jest na obcych podłożach (szafir, krzem, węglik krzemu) pokrytych cienkimi (od kilkuset nanometrów do kilku mikrometrów) warstwami azotków (tzw. templates). Coraz częściej mówi się o zastępowaniu obcych podłoży podłożami z GaN, szczególnie przy budowie tranzystorów wertykalnych wysokiej mocy. Są to urządzenia, które ze względu na swoją architekturę muszą być budowane na rodzimych (azotkowych) podłożach o niezwykle wysokiej jakości strukturalnej. Polska jest jednym z liderów w wytwarzaniu wysokiej jakości kryształów i podłoży GaN. Pierwsze w świecie monokryształy GaN o niskiej gęstości defektów wytwarzane były w latach 90-tych ubiegłego stulecia w warunkach wysokich ciśnień i temperatur, metodą krystalizacji z roztworu atomowego azotu w galu (high nitrogen pressure solution growth; HNPS) w Instytucie Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk (IWC PAN). W pierwszej dekadzie XXI wieku pojawiły się podłoża z azotku galu o bardzo wysokiej jakości strukturalnej z polskiej firmy Ammono (dziś należącej do IWC PAN), otrzymywane metodą amonotermalną. W tym czasie w IWC PAN, obok metody HNPS, rozwijano metodę krystalizacji GaN z fazy gazowej, HVPE (halide vapor phase epitaxy). Połączenie metody amonotermalnej z metodą HVPE pozwoliło uzyskać kryształy GaN, otrzymywane metodą HVPE, o bardzo wysokiej jakości strukturalnej i wysokiej czystości. Niedomieszkowany GaN krystalizowany metodą HVPE jest, w większości wypadków, materiałem typu n o jednorodnej koncentracji swobodnych nośników rzędu 1x1016 cm-3. Przewodnictwo elektronowe związane jest z nieintencjonalnie wbudowanymi donorami, głównie krzemem i/lub tlenem, w koncentracji nie większej niż 1017 cm-3. Tak wysoka czystość pozwala na kompensację donorów i otrzymanie materiału pół-izolacyjnego przy niskiej koncentracji wprowadzanej domieszki akceptorowej i/lub pułapkującej elektrony oraz relatywnie łatwe domieszkowanie GaN na typ n, poprzez wprowadzenie właściwych donorów.
Podczas wykładu omówiony zostanie stan technologii krystalizacji HVPE-GaN w IWC PAN na tle wyników światowych. Przedstawiona zostanie krystalizacja na obcych i natywnych podłożach. Otrzymywany materiał scharakteryzowany zostanie pod wzgledem swoich własności strukturalnych, optycznych i elektrycznych. Szczegółowo opisane zostanie domieszkowanie GaN na typ n, poprzez wprowadzanie do GaN donorów: krzemu lub germanu, oraz otrzymywanie materiału pół-izolacyjnego, dzieki domieszkowaniu węglem, żelazem lub manganem. Jak wspomniano, połączenie metody amonotermalnej z metodą HVPE pozwoliło uzyskać kryształy GaN o bardzo wysokiej jakości strukturalnej i wysokiej czystości. Wciąż jednak nie udaje się krystalizować objętościowego azotku galu, grubych kryształów z których można wycinać i przygotowywać podłoża GaN. Przyczyny tego problemu zostaną szczegółowo omówione.

Wtorek, 21 maja 2019 r.

dr hab. Henryk Teisseyre
(Instytut Fizyki PAN)

Czy istnieje możliwość budowy "nowej" optoelektroniki bazującej na układach MgO/ZnMgO?


Cubic ZnxMg1-xO have been proposed as wide band gap semiconductors for short wavelength optoelectronic applications operating in the deep UV region. A very small value of c/a in MgO (1.55) and the high iconicity of this material results in a tendency to crystalize in rocksalt structure. By combing MBE growth and HRTEM we were able to determine conditions in which the cubic phase of ZnO and cubic ZnxMg1-xO alloys can be grown on MgO substrates. In the case of ZnxMg1-xO compounds, it was found that the maximum of the layer thickness in cubic phase strongly depends on Zn concentration, decreasing with x, which reflects the alloy phase instability. The band structures of ZnxMg1-xO alloys in the rocksalt structure are obtained by abinitio calculations based on the Local Density Approximation (LDA) to density functional theory. The values of total energies, atomic coordinates and lattice parameters are determined by minimization of the Hellman Feynman forces using pseudopotentials as implemented in the Vienna ab initio Simulation Package (VASP). In the second step of calculations, the band structures were obtained by the Linear Muffin Tin Orbital method in a full potential version with a semi empirical correction (LDA+C) for the deficiency of LDA in predicting semiconductor gaps. The calculated band gaps for ZnxMg1-xO alloys as functions of composition x are compared with the experimental data.

Wtorek, 14 maja 2019 r.

mgr Piotr Dróżdż
(Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Transport kwazicząstek w płaszczyźnie studni kwantowej InGaN/GaN


Istotnym parametrem przy wzroście studni kwantowych InGaN/GaN metodą MOCVD jest kąt pochylenia płaszczyzny podłoża względem płaszczyzn krystalograficznych struktury wurcytu. Od wielkości tego kąta zależy np. zawartość indu w studni kwantowej, a więc także szerokość przerwy energetycznej oraz wielkość wbudowanego pola elektrycznego w obszarze studni. Przy zastosowaniu metody fotolitografii możliwe jest uzyskanie wielu obszarów różniących się kątem pochylenia płaszczyzny wzrostu względem płaszczyzn krystalograficznych na jednym podłożu. Po wyhodowaniu studni kwantowej na zmodyfikowanym w ten sposób podłożu otrzymuje się pojedynczą próbkę zawierającą sąsiadujące obszary o różnej szerokości przerwy energetycznej.
W studniach kwantowych InGaN/GaN obserwuje się zjawisko transportu kwazicząstek w płaszczyźnie studni kwantowej. Na seminarium opowiem w jaki sposób wyżej opisana technologia umożliwiła obserwację tego zjawiska, przedyskutuję najbardziej prawdopodobne hipotezy dotyczące charakteru kwazicząstek odpowiedzialnych za obserwowany efekt, oraz przedstawię wyniki pomiarów dotyczących efektu transportu na obszarach o różnym kącie pochylenia i różnej przerwie energetycznej.

Wtorek, 7 maja 2019 r.

prof. Ryszard Buczyński
(Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Kształtowanie właściwości optycznych światłowodów i elementów mikrooptycznych poprzez nanostrukturyzację objętościową


Nanostrukturyzowane gradientowe elementy optyczne stanowią nową klasą pasywnych elementów optycznych o płaskiej powierzchni których właściwości optyczne określa ich wewnętrzna struktura. Struktura zbudowana jest z wielu podfalowych prętów wykonanych z dwóch rodzajów szkła, uporządkowanych równolegle do siebie według zaprojektowanego rozkładu topologicznego. Do opisu właściwości optycznych elementów nanostrukturyzowanych zastosowano teorię efektywnego ośrodka Maxwella-Garnetta. Optyczne elementy nanostrukturyzowane otrzymywane są za pomocą standardowej technologii stosowanej do wytwarzania światłowodów. Metoda została zastosowana do wytwarzania różnych nanostrukturyzowanych optycznych elementów gradientowych: mikrosoczewek achromatycznych, aksikonów oraz vortexów oraz światłowodów o zaprojektowanych właściwościach dyspersyjnych i modowych, w tym światłowodów aktywnych.

Fig. 1. Macierz płaskich nanostrukturyzowanych soczewek gradientowych

Wtorek, 23 kwietnia 2019 r.

dr Volodimir Popovych
(Uniwersytet Rzeszowski)

The effect of doping with chlorine on the physical properties of cadmium telluride single crystals grown by sublimation


A study of the effect of chlorine doping impurity and growth conditions on the structure, electrical and optical properties of cadmium telluride bulk single crystals is presented.
Undoped CdTe single crystals and those doped with Cl in a wide range of concentration were obtained by the technique based on the modified vapour transport method. It is shown that physical properties of CdTe:Cl are determined by the alteration of the point defect system of CdTe in consequence of doping, as well as by the inhomogeneities related to the non-uniform dopant distribution within the crystals volume.
It is found that Cl-riched inclusions and related structural macrodefects are formed when the doping critical level is exceeded. Scattering on these imperfections causes the decrease of optical transmission in the CdTe transparent region. In the case of heavily doped crystals spectral dependence of absorption coefficient at the long-wavelength edge of intrinsic absorption represents the density of states tailes, caused by the impurity potential fluctuation owing to the inhomogeneous dopant distribution. The carriers scattering on space charges of dopant-involved agglomerates results in the lowered values of hole Hall mobility in CdTe:Cl.
It is shown that short-time low-temperature annealing increases the homogeneity of the highly doped material. It leads to the increase of resistivity and thermal activation energy of conductivity, and also IR-transmission, which is related with the dopant diffusion from the chlorine-enriched regions into the crystal matrix.
The present results allow to choose the optimum doping level in growing CdTe:Cl from vapour phase which is of great practical importance.

Wtorek, 9 kwietnia 2019 r.

prof. dr hab. Roman Stępniewski

Interpretacja widm optycznych z wykorzystaniem analizy czynnikowej


Współczesne układy stosowane w optycznej spektroskopii półprzewodników pozwalają na akumulację dużych ilości danych. Narzucające jest, aby w ich analizie sięgnąć, między innymi, po metody statystyczne. W mojej ocenie w naszym środowisku jest to dziedzina zaniedbana. Na seminarium, jako jeden z tych, który też nie ma tej wiedzy, przedstawię kilka metod, użytecznych w takiej analizie. Główna część będzie poświęcona analizie czynnikowej, dla której przedstawię kilka przykładów skutecznego jej zastosowania.

Wtorek, 19 lutego 2019 r.

Prof. dr Arthur Ernst
(Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik Halle, Germany Institut für Theoretische Physik, Johannes Kepler Universität, Linz, Austria)

Band gaps in the surface state of topological insulators


Three dimensional topological insulators (TI's) are characterized by a massless Dirac surface state, which is protected by the time reversal symmetry. The time reversal symmetry can be broken by introducing a magnetic order, which leads to the opening of a band gap in the surface state of topological insulators. This property is highly desired for many applications, e.g. for a realization of quantum anomalous Hall effect. A magnetic order in topological insulators can be introduced by doping with magnetic impurities such as transition metal or lanthanide magnetic ions.Several experiments demonstrated recently this effect in Bi2Se3, Bi2Te3,and other topological insulators using mainly V, Cr and Mn magnetic dopants. However, it is known that impurities, defects or other surface/bulk imperfections may also lead to the opening of band gap in the TI surface state despite the topological protection by the time reversal symmetry. Unfortunately, in many cases the origin of the band gap can not be determined experimentally. In my talk I analyze recent experimental results in this research field using a first-principles approach based on the multiple scattering theory and a coherent potential approximation. Finally, I present a simple method, which makes it possible to reveal the origin of the band gap in these systems.

Wtorek, 22 stycznia 2019 r.

dr hab. inż. Anna Krztoń-Maziopa
(Politechnika Warszawska, Wydział Chemii, Instytut Chemii Nieorganicznej)

Wpływ składu chemicznego i struktury krystalicznej na właściwości elektryczne i magnetyczne selenków żelaza interkalowanych zasadami Lewisa


Interkalaty warstwowego selenku żelaza {AX}FeSe1-xChx ({AX} = zasada Lewisa, Ch = S, Te), zawierające w swej strukturze cząsteczki organiczne stanowią przedmiot intensywnych badań ze względu na ich fascynującą chemię i możliwość modyfikacji właściwości elektrycznych i magnetycznych zarówno poprzez odpowiednie domieszkowanie nieorganicznego selenku, jak i specyfikę chemiczną interkalantów wprowadzanych w strukturę. Bogata chemia i fizyka tego rodzaju układów istotnie wpływa na relacje między składem chemicznym i strukturą krystaliczną a nadprzewodnictwem lub właściwościami magnetycznymi.
Kontrolę wzajemnych oddziaływań gość-gospodarz można osiągnąć przez subtelne dostosowanie struktury krystalicznej nieorganicznej matrycy poprzez podstawienia żelaza lub selenu i odpowiedni dobór donorów elektronowych jako interkalantów wprowadzanych między słabo związane oddziaływaniami van der Waalsa warstwy Fe-Ch związku macierzystego, otrzymując tak zwane interkalaty molekularne. W ostatnich latach poczyniono znaczne postępy w dziedzinie interkalacji molekularnych warstwowych selenków żelaza, ujawniając nadprzewodzące nieorganiczno-organiczne materiały hybrydowe o krytycznych temperaturach Tc ~ 46 K. Wiele z tych nowych materiałów otrzymano w wyniku interkalacji niskotemperaturowej cząsteczek, takich jak addukty/solwaty metali alkalicznych i cząsteczek donorów organicznych zawierających azot, w warstwową strukturę gospodarzy nieorganicznych. W trakcie badań nad nowymi fazami okazało się, że zarówno charakter chemiczny, jak i orientacja cząsteczek organicznych w przestrzeniach van der Waalsa nieorganicznego gospodarza, są kluczowe dla modyfikacji strukturalnych i mogą istotnie wpływać na występowanie nadprzewodnictwa w tych materiałach. Referat będzie dotyczyć wybranych aspektów interkalacji chemicznej prowadzących do otrzymania i modyfikacji organiczno-nieorganicznych faz o właściwościach nadprzewodzących.

Praca częściowo finansowana przez Department of the Navy, Office of Naval Research Global w ramach ONR GRANT CONTRACT NO. N62909-17-1-2126

Wtorek, 15 stycznia 2019 r.

mgr Marcin Zybert
(Uniwersytet Rzeszowski)

Rezonanse Cyklotronowe i Cyklotron-fononowe w strukturach z wieloma studniami kwantowymi


W referacie zostaną przedstawione wyniki kompleksowych badań zjawisk magnetooptycznych w strukturach zawierających wiele studni kwantowych (MQW) na bazie heterostruktur GaAs/AlGaAs oraz DQW - podwójne sprzężone studnie kwantowe na bazie InGaAs/InAlAs wykonane w ITME przez grupę W. Strupińskiego. Podstawowe parametry dwuwymiarowego gazu elektronowego (2DEG) zostały wyznaczone w oparciu o pomiary kwantowego efektu Halla oraz oscylacji Shubnikova de Haasa wykonane w niskich temperaturach (1.4K - 4.2K).
Pomiary magnetooptyczne zostały wykonane w polach magnetycznych do 150 T w zakresie temperatur od 6K do 300K (Los Alamos). W strukturach MQW zaobserwowano Rezonans Cyklotronowy swobodnych elektronów oraz elektronów związanych na stanach donorowych. W przypadku struktur DQW oprócz Cyklotronowego Rezonansu zaobserwowano Rezonanse z udziałem fononów InAs-podobnych i GaAs-podobnych, a także - Rezonans z udziałem fononu InAs-podobnego i jednoczesnym przewrotem spinu elektronu.
Do interpretacji przejść swobodnych elektronów został użyty 14 x14 pasmowy model Pp dla GaAs, opracowany przez W. Zawadzkiego i P. Pfeffera. Temperaturowa zależność pików rezonansowych pozwoliła na wyselekcjonowanie stanów magnetodonorowych w studniach GaAs i barierach AlGaAs w przypadku MQW. Energie magnetodonorów zostały obliczone przy użyciu metod wariacyjnych odpowiednich dla silnych pól magnetycznych i uwzględniających nieparaboliczność pasma GaAs. Dla DQW także zostały obliczone stany elektronowe w silnych polach magnetycznych. Dzięki temu możliwe było zinterpretowanie przejść magnetooptycznych w strukturach DQW i MQW w zakresie średniej podczerwieni i stworzenie ogólnego obrazu stanów elektronowych w badanych strukturach.

Wtorek, 11 grudnia 2018 r.,  godzina 13:30

dr inż. Jarosław Wróbel
(Instytut Fizyki Technicznej WAT)

Pomiary magnetotransportu w niskorezystywnych warstwach - wybrane zagadnienia


Pomiar efektu Halla jest jednym z najpopularniejszych sposobów oszacowywania ruchliwości i koncentracji nośników ładunku w warstwach półprzewodnikowych. Z tą tematyką związane są (być może równie popularne) założenia: 1. transport nośników zachodzi w sposób zgodny z dwu-pasmowym modelem przewodnictwa; 2. warstwy metalizacyjne na badanej próbce współtworzą z nią kontakt typu omowego.

W trakcie seminarium omówione zostaną przykładowe wyniki charakteryzacji niskorezystywnych warstw ze związków A3-B5, dla których powyższe założenia nie są uzasadnione. Podjęta zostanie próba odpowiedzi na pytanie: czy w przypadku braku omowych kontaktów charakteryzacja hallowska próbki nadal może być wiarygodna? Przedstawione zostaną przykładowe możliwości wysokorozdzielczej ilościowej analizy spektrum ruchliwości (ang. high-resolution quantitative mobility spectrum analysis - HR-QMSA), oraz stanowiska pomiarowego z elektromagnesem nadprzewodzącym o indukcji magnetycznej B > 16 T.

Badania omówione w referacie są współfinansowane ze środków Narodowego
Centrum Nauki (UMO-2015/17/B/ST5/01753).

Wtorek, 27 listopada 2018 r.

prof. dr hab. Tadeusz Domański
(UMCS Lublin)

Stany związane w nadprzewodnikach konwencjonalnych i topologicznych


Lokalne defekty, np. pojedyncze atomy, molekuły, wakanse czy interfejsy, występujące w obszarze nadprzewodników łamią symetrię translacyjną układu i prowadzą do zaindukowania stanów związanych w przerwie energetycznej. Takie pod-przerwowe stany związane są w ostatnich latach przedmiotem dużego zainteresowania, gdyż w materiałach topologicznie nietrywialnych przyjmują charakter kwazicząstek typu Majorany. W referacie przedstawię opis właściwości oraz przegląd współczesnych realizacji tych kwazicząstek w układach hybrydowych, wskazując na możliwość delokalizacji na obrzeżach magnetycznych wysp kwantowych.

Wtorek, 20 listopada 2018 r.

prof. dr hab. Maciej Maśka
(Zakład Fizyki Teoretycznej, Uniwersytet Śląski)

Stany Majorany w nanodrucie


Istnienie fermionów Majorany (cząstek, które są swoimi własnymi antycząstkami) zostało zapostulowane w 1937 roku, ale do tej pory nie udało się eksperymentalnie potwierdzić ich obecności wśród cząstek elementarnych. Współcześnie, poszukiwania skierowały się w stronę fizyki materii skondensowanej, gdzie takie (kwazi)cząstki można skonstruować jako kombinację wzbudzeń elektronowych i dziurowych. Zachowują się one jak anyony podlegające nieabelowej statystyce, co pozwala na ich "zaplatanie" i co czyni ich atrakcyjnymi kandydatami na elementy topologicznego komputera kwantowego. Jedną z najczęściej proponowanych fizycznych realizacji stanów Majorany jest półprzewodnikowy nanodrut z silnym sprzężeniem spinowo-orbitalnym Rashby umieszczony na nadprzewodniku z parowaniem o symetrii "s". Przewiduje się, że w układzie takim na końcach nanodrutu pojawią się stany Majorany.
Rzeczywiście, eksperymenty potwierdzają obecność w tych obszarach stanów o zerowej energii, choć ich nieabelowy charakter nie został jeszcze potwierdzony.
Podczas wykładu zostanie pokazane, jak w jednowymiarowym układzie powstają stany Majorany, a także jaki wpływ na ich stabilność ma nieporządek i korelacje kulombowskie.

Wtorek, 13 listopada 2018 r.

prof. dr hab. Jerzy Wróbel
(Instytut Fizyki PAN)

Jak skrzyżować prądy krawędziowe?



Wtorek, 30 października 2018 r.

prof. dr hab. Marek Godlewski
(Instytut Fizyki PAN)

Zastosowania biomedyczne tlenków szeroko-przerwowych


W referacie omówię nowe, często zaskakujące, zastosowania wybranych tlenków metali (glinu, cynku, hafnu, cyrkonu i tytanu) w biologii i medycynie. Te tlenki badaliśmy dotąd do zastosowań w elektronice (tlenki podbramkowe, przezroczysta elektronika, spintronika, fotowoltaika), czy też w optoelektronice (przezroczyste kontakty, sensoryka). W chwili obecnej pracujemy nad alternatywnymi ich zastosowaniami (w formie nanocząstek lub warstw) w biologii i medycynie. Omówione będą przykłady ich zastosowań jako markery zmian nowotworowych, transportery leków, czy też jako warstwy blokujące rozwój bakterii. Omówione prace badawcze prowadzone są wspólnie z grupami z SGGW.

Wtorek, 16 października 2018 r.

prof. dr hab. Ryszard Buczko
(Instytut Fizyki PAN)

Jak zbudować topologiczny tranzystor?



Wtorek, 12 czerwca 2018 r.,  godzina 13:30

prof. dr hab. Andrzej Wysmołek
(Instytut Fizyki Doświadczalnej UW)

Niezwykłe właściwości kryształów dwuwymiarowych - od grafenu po disiarczek tantalu


Wraz ze wzrostem popularności grafenu, uwagę naukowców z całego świata zwróciły również inne materiały warstwowe, a włród nich dichalkogenki metali przejściowych (TMDC) czy też heksagonalny azotek boru. Spowodowane jest to wyjątkowymi właściwościami pojedynczych warstw tychmateriałów, ale również możliwością budowania z nich struktur kwantowych, przypominających układankę z klocków LEGO. W trakcie referatu skupię się na właściwościach optycznych takich nanostruktur, począwszy od grafenu, aż skończywszy na disiarczku tantalu (TaS2). Ten ostatni materiał jest szczególnie interesujący - występują w nim przejścia metal-izolator wywołane obecnością fal gęstości ładunku i związaną z nimi periodyczną dystorsją sieci (w niskich temperaturach tworzy się supersieć). Będę starał się przekonać uczestników seminarium, że zjawiska te można badać z wykorzystaniem mikroskopii tunelowej, pomiarów elektrycznych oraz spektroskopii ramanowskiej.

Wtorek, 8 maja 2018 r.

Prof. Dr. Alexey V. Kimel
(Institute for Molecules and Materials Radboud University, Nijmegen, Holandia)

Magnetic recording with femtosecond laser pulses: heat-driven, heat-assisted and heat-free mechanisms


The ability to switch magnets between two stable bit states is the main principle of modern data storage technology. Controlling the magnetic state of media with the lowest possible dissipations and simultaneously at the fastest possible time-scale is a new and great challenge in fundamental and applied magnetism.
A femtosecond laser pulse is one of the shortest stimuli in contemporary condensed matter physics. Exciting magnets on a time-scale much faster than characteristic times of atomic, orbital and spin motion can steer magnetization dynamics along yet unexplored non-thermodynamic routes. In my talk I would like to discuss these routes and propose the ways to design a medium for ultrafast and cold opto-magnetic recording.

Wtorek, 20 marca 2018 r.

Prof. Sergey Medvedev
(Max-Planck-Institute for Chemical Physics of Solids, Dresden, Germany)

Pressure tuning of structure and electronic properties and pressure-driven superconductivity of transition-metal dichalcogenides


The exploration of the chemical, structural and electronic parameters of a solid, which lead to the appearance or the enhancement of superconductivity, is an ongoing topic of intensive research. Application of the high pressure is a powerful method to change drastically but in controllable manner the interatomic distances in solids and investigate consequent properties of the system. The impact of high pressure on the crystalline solid results in structural, electronic, magnetic and other phase transitions and leads to unusual and sometimes even unexpected properties of matter. The family of transition-metal dichalcogenides with their well-defined structure and wide range of electronic properties provides a platform to study the regularities of pressure-induced structural phase transitions and the interplay between structure and properties of matter. Transition-metal dichalcogenides (TMDs) TX2 (T is transition metal cation and X is chalcogen anion) have attracted the interest in mineralogy, chemistry, solid-state physics and materials science over more than five decades due to their interesting structural chemistry, unusual electronic properties, rich intercalation chemistry, and wide spectrum of potential applications. Originating from the competition between cationic (metal) d-orbitals and anionic (chalcogen) sp-levels, TMDs form either two- (2D) or three-dimensional (3D) structures. In this talk, the pressure tuning of crystal and electronic structure and pressure-induced superconductivity in layered 2D β-MoTe2 and 3D PdSe2 will be discussed.

Wtorek, 13 marca 2018 r.

dr Ramon Schifano
(Instytut Fizyki PAN)

Electrically active defects in H/2H implanted ZnO


Hydrogen in ZnO has been widely studied in the quest to achieve p-type conductivity since on the basis of ab initio calculation, has been proposed as probable responsible for the unintentional n-type conductivity of the material when incorporated on an interstitial bond-centered lattice site, HBC, or in the Oxygen site, HO.1,2 On the other hand, experimental studies based on electrical characterization are far from being conclusive. As an example, H donor activity providing levels at ~53 meV and ~47 meV,3 or simultaneous acceptors passivation and introduction of a shallow donor by Hydrogen have been reported4,5 with a variety of activation energy values for the shallow donor, overall varying in the ~53-28 meV range in the above mentioned reports. A study concerning hydrothermally grown ZnO wafers where Hydrogen/Deuterium box profiles in the ~2 1017-1019 cm-3 concentration range are introduced by implantation will be presented. The electrical characterization performed by temperature dependent Hall and capacitance vs. voltage measurements combined with secondary ion mass spectrometry measurements monitoring the most commonly found electrically active impurities in hydrothermally grown ZnO (Al,Ga and Li) indicate a passivation action of the introduced Hydrogen/Deuterium through the formation of the theoretically expected Li-H neutral defect6 and a corresponding increase in the peak mobility up to ~1100 cm2/V s. Moreover, the experimental results suggest that the observed increase in carrier concentration, even if present, does not relate with the Hydrogen/Deuterium implanted concentration pointing to a more complex mechanism where the transformation of LiZn to Lii may play an important role.


[1] C. V. de Walle, Phys. Rev. Lett. 85, 1012 (2000).
[2] A. Janotti and C. G. V. de Walle, Nature Mater. 6, 44 (2007).
[3] E. V. Lavrov, F. Herklotz and J. Weber Phys. Rev. B. 79, 165210 (2009).
[4] G. H. Kassier, M. Hayes, F. D. Auret, M. Diale, and B. G. Svensson, phys. stat. sol. (c) 5, 569 (2008).
[5] Z. Zhang, D. C. Look, R. Schifano, K. M. Johansen, B. G. Svensson and L. J. Brillson J. Phys. D: Appl. Phys. 46, 055107 (2013).
[6] M. G. Wardle, J. P. Goss, and P. R. Briddon, Phys. Rev. B 71, 155205 (2005).

Wtorek, 27 lutego 2018 r.

dr Michał Szot
(Instytut Fizyki PAN)

Nanostruktury PbTe/CdTe - od optoelektroniki do fotoniki


Nanostruktury otrzymane na bazie PbTe oraz CdTe charakteryzują się bardzo silną fotoluminescencją w obszarze średniej podczerwieni. Jest to jedna z przyczyn ich atrakcyjności z punktu widzenia praktycznych zastosowań, w szczególności do wytwarzania laserów półprzewodnikowych. Ponadto PbTe/CdTe to bardzo wdzięczny system materiałowy do badania samego procesu powstawania obiektów typu nanopilary czy kropki kwantowe. W czasie seminarium omówię wyniki pomiarów fotoluminescencji heterostruktur PbTe/CdTe o różnej morfologii. Możliwość kontroli morfologii w połączeniu z dużą różnicą współczynników załamania obu półprzewodników powoduje, że nanostruktury PbTe/CdTe mogą znaleść zastosowanie również w układach fotonicznych. W czasie seminarium przedstawię wyniki symulacji propagacji światła w strukturach PbTe/CdTe o różnych konfiguracjach przestrzennych.

Wtorek, 30 stycznia 2018 r.,  godzina 13:30

prof. dr hab. Adrian Kozanecki
(Instytut Fizyki PAN)

Badania układów wielostudni ZnO/MgO i ZnO/ZnMgO wytwarzanych metodą MBE na podłożach ZnO


W trakcie seminarium zostaną przedstawione wyniki badań układów wielostudni ZnO/MgO i ZnO/ZnMgO otrzymywanych metodą MBE na krystalicznych podłożach ZnO o głównych orientacjach a, m i c. Celem prac jest otrzymywanie wysokiej jakości supersieci ZnO/MgO i ZnO/ZnMgO o strukturze wurcytu. Zakres grubości warstw w wielostudniach zmienia się od ~0.5 nm do ~45-50 nm. Przedstawiona zostanie charakteryzacja strukturalna tych heterostruktur (SEM, AFM, TEM, RBS/C) oraz badania optyczne. Zostanie pokazane, że supersieci ZnO/MgO zachowują strukturę wurcytu, o ile grubość warstw barierowych MgO nie przekracza 2.5 nm, powyżej której następuje relaksacja naprężeń. Dyskutowane będą pewne anomalne właściwości optyczne struktur, zauważalne przy grubościach warstw rzędu 0.5 - 2 nm.

Wtorek, 23 stycznia 2018 r.

dr hab. Łukasz Cywiński
(Instytut Fizyki PAN)

Dwa kubity jako spektrometr korelacji szumu


Pojedynczy kubit spinowy może być wykorzystany do rekonstrukcji spektrum mocy szumu lokalnych pól magnetycznych i elektrycznych w nanoskali. Postaram się wytłumaczyć, w jaki sposób para kubitów może posłużyć jako sensor korelacji szumów z dwóch różnych lokalizacji w nanostrukturze. Przedstawię propozycję zastosowania pary centrów NV do lokalizacji nanomagnesu znajdującego się w pobliżu kubitów.

Wtorek, 16 stycznia 2018 r.

dr Marek Kolmer
(Wydział Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego)

Two-probe STM/STS experiments performed on atomic wires and single molecules supported on Ge(001) surface


In my talk I will describe methodology behind atomically defined two-probe scanning tunneling microscopy and spectroscopy (STM/STS) experiments performed on model systems on the germanium (001) surface. Firstly, I will discuss protocols for fine relative positioning of two STM probes with exact atomic precision at lateral probe to probe distances below 50 nm [1]. That technical result opens possibility of direct testing of on-surface electron transport in a planar geometry. Here it is realized by a novel two-probe STS (TP-STS) methodology, in which both STM tips are kept in tunneling conditions above a grounded sample. By applying a small AC component to DC bias voltage on one of the probes and by demodulationof resulting current signals on both of the probes corresponding dI1/dV1 (single-probe, vertical) and dI2/dV1 (two-probe, planar) STS signals can be extracted. In the discussed case of Ge(001)-c(4x2) I will show that the detection of TP-STS signal is related to quasi-ballistic (coherent) transport through one-dimensional π* states of Ge dimer row wires. Finally, I will present a non-local switching of single trinaphthylene molecule adsorbed on Ge(001) surface. The switching is induced by hot electrons injection into discussed states of Ge dimer rows. By taking the advantage of two-probe STM configuration we observe "in-situ" non-localmolecule switching using one of the probes as a source of hot electrons injected into surface states and the other as a detector of a molecule motion.

[1] M. Kolmer et al., J. Phys.: Condens. Matter 29, 444004 (2017)

Wtorek, 19 grudnia 2017 r.,  godzina 13:30

prof. dr hab. Marek Godlewski
(Instytut Fizyki PAN)

Nanostruktury tlenkowe - od zastosowań w elektronice do zastosowań w biologii i medycynie


Technologia Osadzania Warstw Atomowych (ALD) wprowadzona została 40 lat temu. Na początku zastosowano ją do osadzania cienkich warstw półprzewodnikowych i dielektrycznych w wyświetlaczach elektroluminescencyjnych. Następnie firma Intel użyła ALD do osadzania ultra cienkich warstw tlenkowych w tranzystorach polowych.

W referacie omówione zostaną najnowsze zastosowania tej technologii badane w Instytucie Fizyki PAN w Warszawie - od nowej generacji pamięci półprzewodnikowych do zastosowań w biologii i medycynie warstw o działaniu blokującym rozwój bakterii. Te zastosowania są szczególnie istotne biorąc pod uwagę pojawienie się generacji bakterii odpornych na dostępne antybiotyki.

Krótko powiem także o naszych pracach (wspólnie z grupą z SGGW) nad markerami nowotworów.

Badania omówione w referacie współfinansowane są ze środków Narodowego Centrum Nauki (DEC-2012/06/A/ST7/00398).

Wtorek, 28 listopada 2017 r.,  godzina 13:30

dr Konrad Sakowski
(Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW, Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Wyznaczanie elektrycznych własności azotkowych diod laserowych oraz diod elektroluminescencyjnych przez symulacje oparte o model dryfowo-dyfuzyjny


Podstawowe elementy budowy półprzewodnikowej diody laserowej, opartej o azotki grupy III są przedstawione i dyskutowane. W oparciu o to podstawowe zjawiska fizyczne zachodzące podczas działania przyrządu są wprowadzone. Czynniki wpływające pozytywnie i negatywnie na jego sprawność będą omówione.

Równania dryft-dyfuzja są wprowadzone w oparciu o zasady zachowania i prawa elektrodynamiki Maxwella. Układ tych równań znany pod nazwą równań van Roosbroecka będzie wprowadzony. Uzupełnienie tych równań przez różne modele rekombinacji zostanie omówione.

Wprowadzona zostanie dyskretyzacja tych równań na skończonym obszarze modelowania w przypadku jedno- i dwuwymiarowym. Implementacja równań w metodzie ciągłej elementu skończonego poprzez sformułowanie równań w postaci silnej i słabej zostanie zaprezentowana. Nieciągła metoda Galerkina zostanie użyta do rozwiązywania równań van Roosbroecka. Dwa sformułowania tej metody: (CWOPSIP - composite weakly over-penalized symmetric interior penalty ) oraz (CSIPG - composite symetric interior penalty Galerkin) są przedyskutowane. Analiza zbieżności zostanie wykonana dla przypadku jedno- i dwu-wymiarowego. Problemy ze zbieżnością rozwiązania, związane z własnościami półprzewodników o szerokiej przerwie energetycznej oraz sposoby zwiększania stabilności rozwiązania zostaną wprowadzone i przedyskutowane.

Wyniki otrzymane dla kilku przykładów będą omówione: diody p-n, diody p-n z tunelowaniem, diody elektroluminescencyjnej (LED - light emitting diode) oraz diody laserowej (LD - laser diode). Wyniki te zostaną porównane z danymi uzyskanymi dla typowych przyrządów. Perspektywy zastosowania opracowanego modelu i napisanego programu komputerowego do takich i podobnych układów zostaną pokrótce omówione.

Wtorek, 21 listopada 2017 r.

dr Krzysztof Dybko
(Instytut Fizyki PAN)

Topologiczne stany powierzchniowe "oplatające" kryształ SnTe


Za pomocą kwantowych zjawisk oscylacyjnych (efekt Shubnikova de Haasa oraz de Haasa van Alphena) pokażę, że na powierzchniach równoważnych do (100) ograniczających prostopadłościenną próbkę topologicznego izolatora krystalicznego (SnTe) rzeczywiście rezyduje dwuwymiarowy gaz bezmasowych fermionów Diraca. Ich liniową dyspersję w pełni potwierdza precyzyjnie wyznaczona faza Berryego równa π. Ponadto przedstawię realistyczny opis teoretyczny SnTe w modelu rezerwuaru uwzględniający transfer nośników między silnie zdegenerowanym gazem objętościowym a topologicznymi stanami powierzchniowymi w kwantujących polach magnetycznych.

Wtorek, 24 października 2017 r.,  godzina 13:30

Prof. Dmitry Khokhlov
(M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia)

Terahertz probing of surface electron states in topologically non-trivial semiconductor materials


Studies of non-trivial topological phases of semiconductor materials such as 3D topological insulators, topological crystalline insulators, Dirac semimetals, Weyl semimetals - are one of the rapidly developing fields of the modern solid state physics. By now, the main tools of this research are ARPES measurements. On the other hand, studies of the electron transport via these states still remains a challenge.

We have studied 3D topological insulators (Bi1-xInx)2Se3, topological crystalline insulators Pb1-xSnxSe and Dirac semimetals (Cd1-xZnx)3As2 using the photoelectromagnetic effect induced by strong terahertz laser pulses. It is demonstrated that the photoelectromagnetic effect features change upon the transition between the topologically trivial and non-trivial phases of the topological insulators (Bi1-xInx)2Se3 and Dirac semimetals (Cd1-xZnx)3As2 induced by the alloy composition variation. It is shown that thermalization of the photoexcited electrons is strongly damped in the topologically non-trivial phase compared to the trivial phase. A mechanism assuming existence of a spin texture on the surface of the topologically non-trivial phases is suggested.

Wtorek, 17 października 2017 r.

dr Marta Galicka
(Instytut Fizyki PAN)

Rozszczepienie Rashby w strukturach niskowymiarowych topologicznego izolatora krystalicznego


Podczas seminarium zostaną zaprezentowane wyniki teoretycznego opisu, zjawiska Rashby w cienkich warstwach krystalicznego izolatora topologicznego Pb1-xSnxTe domieszkowanego atomami Bi oraz w zorientowanych wzdłuż kierunku (111) studniach kwantowych Pb1-xSnxSe z dodatkową warstwą Sn na powierzchni. Rozszczepienie Rashby zostało zaobserwowane w obu takich strukturach przy pomocy kątowo-rozdzielczej fotoemisji (ARPES). Obliczenia były prowadzone w ramach modelu ciasnego wiązania. Domieszkowanie bizmutem jak i obecność dodatkowych atomów cyny na powierzchni wpływają na koncentrację nośników w krysztale i modyfikują potencjał efektywny na powierzchni. W obliczeniach efekt ten został uwzględniony poprzez przyłożenie potencjału opisywanego modelem ekranowania Thomasa-Fermiego. Wyniki obliczeń zostaną porównane z eksperymentem.

Wtorek, 13 czerwca 2017 r.

dr Michał Wasiak
(Instytut Fizyki Politechniki Łódzkiej)

Modelowanie zjawisk fizycznych w laserach półprzewodnikowych


Współczesne przyrządy optoelektroniczne, w szczególności lasery półprzewodnikowe, osiągnęły taki etap rozwoju, w którym ich dalszy rozwój oparty na intuicyjnym rozumieniu zjawisk fizycznych jest niemal niemożliwy. Wynika to między innymi z tego, że efekty kwantowe, które generalnie są mało intuicyjne, odrywają coraz istotniejszą rolę w nowych typach konstrukcji. Również zjawiska, których niekwantowy opis jest wystarczająco dokładny, mogą wymykać się intuicji z powodu na przykład bardzo małej, niespotykanej w codziennych obserwacjach, skali czasowej lub przestrzennej. W takiej sytuacji zrozumienie zjawisk fizycznych i zachowania się przyrządu można osiągnąć tylko za pomocą podstawowego narzędzia fizyki, czyli modelowania matematycznego. Dzięki temu można uzyskać wiedzę na temat zjawisk, które nie są bezpośrednio mierzalne i w ten sposób rozszerzać swoją intuicję.
Model lasera powinien obejmować zjawiska elektryczne, cieplne, optyczne oraz uwzględniać efekty kwantowe tam, gdzie są one istotne, czyli co najmniej w obszarach czynnych. W laserach półprzewodnikowych efekty elektryczne, cieplne i optyczne wpływają na siebie w bardzo istotny sposób. Model, który ma opisać działanie całego przyrządu, musi powiązać ze sobą modele tych różnych zjawisk i być w stanie wykonać obliczenia w akceptowalnym czasie.
Prezentacja poświęcona będzie wybranym modelom wykorzystywanym przez Zespół Fotoniki Politechniki Łódzkiej do modelowania numerycznego laserów półprzewodnikowych. Omówione zostaną fizyczne podstawy modeli, jak również kwestie numeryczne związane z implementacją niektórych z nich. Między innymi zaprezentowane będą:
* model nadprogowej pracy lasera
* model stanów kwantowych w supersieciach laserów kaskadowych
* sposób na wykorzystanie podfalowej siatki dyfrakcynej (HCG) do stworzenia zwierciadła skupiającego
* model dynamicznych zjawisk związanych z pojemnością w laserach o emisji powierzchniowej (VCSEL)

Wtorek, 23 maja 2017 r.

dr Tomasz Wojciechowski oraz prof. dr hab. Tomasz Wojtowicz
(Instytut Fizyki PAN)

Możliwości nowego Laboratorium Procesów Technologii Nanostruktur i Przyrządów Półprzewodnikowych


Podczas seminarium zaprezentowana zostanie krótko historia oraz możliwości nowo powstałego międzyoddziałowego laboratorium technologicznego Instytutu Fizyki PAN. Jego oficjalnie otwarcie przez Dyrektora IFPAN, prof. dra hab. Romana Puźniaka nastąpi w dniu 23 maja 2017 r., zaraz po seminarium. Prace nad całym projektem, trwające ponad 4 lata, zainicjowane zostały przez poprzednią Dyrekcję, na czele z prof. dra hab. Leszkiem Sirko, z zamiarem istotnego zwiększenia potencjału Instytutu w obszarze nowoczesnych technologii. Obejmowały one dwie inwestycje w zakresie dużej infrastruktury badawczej zdobyte przez IFPAN ze środków MNiSW:

  1. INW-47 (wniosek z 2013 r. na kwotę 9 450 000 zł): "Uniwersalna linia technologiczna do badań procesów wytwarzania nanostruktur i prototypów przyrządów półprzewodnikowych, nadprzewodnikowych i metalicznych",
    typ inwestycji: wytworzenie aparatury naukowo-badawczej
  2. INW-48 (wniosek z 2014 r. na kwotę 15 951 593 zł): "Infrastruktura badawcza do procesów nanotechnologicznych struktur półprzewodnikowych, metalicznych i nadprzewodzących",
    typ inwestycji: wytworzenie aparatury naukowo-badawczej.
W wyniku zrealizowania tych dwóch inwestycji stworzono nowoczesny kompleks czystych laboratoriów (w Hali A oraz bl. III), które wyposażone zostały w wysokiej klasy aparaturę technologiczną (ALD, RIE, RIE-PECVD, litografia optyczna, napylarka UHV, uniwersalny wielokomorowy system MBE, ....).
Powstanie Laboratorium, z którego będą mogły korzystać pracownicy IFPAN oraz jednostek z nim współpracujących, stanowi istotny krok w rozwoju potencjału badawczego Instytutu.

Prezentacja: ( )

Wtorek, 16 maja 2017 r.

prof. dr hab. Dariusz Kaczorowski
(INTiBS PAN Wrocław)

Niekonwencjonalne nadprzewodnictwo i inne kwantowe zjawiska krytyczne w układach ciężkofermionowych


Od blisko czterdziestu lat zaawansowane badania eksperymentalne i teoretyczne nadprzewodnictwa ciężkofermionowego stanowią jeden z głównych nurtów współczesnej fizyki materii skondensowanej. Dzieje się tak z uwagi na szczególny charakter stanu nadprzewodzącego, którego nie udaje się opisać w ramach konwencjonalnej teorii nadprzewodnictwa, jak również ze względu na szeroką gamę niezwykłych własności fizycznych w stanie normalnym. Bogactwo anomalnych zachowań w układach ciężkofermionowych zilustruję na przykładzie sieci Kondo Ce2PdIn8, gdzie niekonwencjonalne nadprzewodnictwo pojawia się w bezpośrednim sąsiedztwie kwantowego magnetycznego przejścia fazowego indukowanego polem magnetycznym.

Wtorek, 4 kwietnia 2017 r.

dr Yaroslav Zhydachevskyy
(Instytut Fizyki PAN)

Zewnętrzna wydajności fotoluminescencji fosforów do zastosowań w konwerterach światła ogniw fotoelektrycznych


Możliwość poprawienia wydajności krzemowych ogniw słonecznych przez modyfikację widma promieniowania, (ang.: quantum cutting), jest szeroko badana oraz dyskutowana w literaturze. Pomimo dużej liczby prac poświęconych luminescencji fosforów, potencjalnie przydatnych do tego celu, niewiele jest wyników pokazujących bezpośrednio ich zewnętrzną wydajność kwantową fotoluminescencji (ang.: external Quantum Efficiency (eQE). W referacie przedstawię własne wyniki badań wydajności przetworzenia światła z zakresu UV w zakres NIR na przykładzie dwóch fosforów: Gd2O3 oraz YAM (Y4Al2O9), domieszkowanych jonami Bi3+ oraz Yb3+.

Środa, 15 marca 2017 r.,  godzina 10:00

prof. dr hab. Jerzy Kijowski

Krzysztof Maurin - wspomnienie



Wtorek, 7 lutego 2017 r.

prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki
(Instytut Fizyki PAN)

Eksperymentalne potwierdzenie istnienia ruchu drżącego (Zitterbewegung) elektronów w półprzewodnikach


Pierwsza część referatu zawiera teoretyczne przypomnienie zjawiska Zitterbewegung w ciałach stałych. Druga część relacjonuje nowe wyniki eksperymentalne potwierdzające istnienie tego zjawiska w półprzewodnikach.

Wtorek, 24 stycznia 2017 r.

dr Bruno Camargo
(Instytut Fizyki PAN)

Exploring the negative magnetoresistance regime in ultraquantum graphite


We report results of electrical and magnetic properties measurements in graphite in the temperature range 2K < T < 300 K and magnetic fields up to 60 T. Our results show a largely reproducible, accentuated negative magnetoresistance (NMR) state that settles above the quantum limit in different types of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG). By modulating different sample parameters, we explore the origin of the phenomenon. Our observations suggest the occurrence of a quantum-Hall-like edge state in 3D bulk graphite up to room temperature.

Wtorek, 17 stycznia 2017 r.

dr Bartosz Różycki
(Instytut Fizyki PAN)

Rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego pod małymi kątami jako metoda badania białek wielodomenowych


Organizmy żywe zbudowane są z rozmaitych makrocząsteczek - białek, lipidów, kwasów nukleinowych, polisacharydów, etc. Wyznaczenie struktury przestrzennej danej makrocząsteczki prowadzi zwykle do wyjaśnienia tego, w jaki sposób wykonuje ona swoje funkcje biologiczne. Znanym przykładem jest struktura podwójnej helisy DNA, której odkrycie natychmiast wyjaśniło mechanizm replikacji DNA.
Biologia strukturalna to dziedzina biologii zajmująca się badaniem struktur dużych biocząsteczek, takich jak białka i kwasy nukleinowe. Wśród makrocząsteczek stanowiących obecnie największe wyzwania dla biologii strukturalnej są białka zbudowane z kilku odrębnych domen połączonych długimi, nieustrukturyzowanymi odcinkami łańcucha polipeptydowego. Białka tego rodzaju są powszechne i pełnią ważne funkcje biologiczne. Okazują się one jednak wyjątkowo trudne do zbadania za pomocą standardowych metod współczesnej biologii strukturalnej - tzn. rentgenografii strukturalnej i spektroskopii NMR. Natomiast rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego pod małymi kątami (SAXS od ang. Small Angle X-ray Scattering) uzupełnia te metody i daje możliwość charakterystyki strukturalnej tego rodzaju białek.
Tematem referatu będą badania konformacji białek wielodomenowych i częściowo nieustrukturyzowanych przy wykorzystaniu doświadczeń SAXS i symulacji dynamiki molekularnej. Omawiane będą w szczególności celulozomy, tzn. zespoły enzymów rozkładających polisacharydy ze ścianek komórek roślinnych na cukry proste.

Wtorek, 13 grudnia 2016 r.

prof. dr hab. Tomasz Story
(Instytut Fizyki PAN)

Stopnie atomowe jako nowe układy topologiczne


W doświadczalnych (mikroskopia i spektroskopia tunelowa STM/STS) i teoretycznych badaniach struktury elektronowej powierzchni 3-wymiarowych topologicznych izolatorów krystalicznych Pb1-xSnxSe (x=0.24, 0.33) ze stopniami atomowymi zaobserwowano nowe 1-wymiarowe stany topologiczne wzdłuż stopni o nieparzystej liczbie monowarstw tego materiału, przy braku takich stanów elektronowych dla stopni o parzystej liczbie monowarstw lub topologicznie trywialnej strukturze elektronowej objętości kryształu (PbSe). Przedstawione zostaną obserwacje eksperymentalne, wnioski z analizy teoretycznej i potencjalne znaczenie tego odkrycia.

[1] P. Sessi, D. Di Sante, A. Szczerbakow, F. Glott, S. Wilfert, H. Schmidt, T. Bathon. P. Dziawa, M. Greiter, T. Neupert, G. Sangiovanni, T. Story, R. Thomale, M. Bode, Science 354, 1269-1273 (2016).

Wtorek, 22 listopada 2016 r.

dr Łukasz Pluciński
(FZ Jülich GmbH, Peter Grünberg Institute and JARA-FIT, Jülich, Germany)

Realization of a vertical topological p-n junction in epitaxial Sb2Te3/Bi2Te3 heterostructures


There has been considerable amount of research carried in order to precisely tune the position of the Fermi level in topological Dirac cones. First, this can be achieved by surface doping which, however, does not lead to a suppression of the bulk conductivity. Another successful path is to gradually tune the composition in a ternary (or even quaternary) alloy, like (Bi1-xSbx)2Te3. Since typical epitaxial grown layers of Bi2Te3(Sb2Te3) turn out to be of n- (p-) type charge character, which are dominated by electron (hole) transport in the bulk, this alloying leads to an effective compensation of charge and thus to a shift of the chemical potential and tunable surface states and eventually also suppression of the bulk conductivity. Similarly, bringing together two different binary topological insulator (TI) films to create a vertical topological p-n junction should also lead to compensation of charge within the depletion layer formed at their interface. However, the effect of such a topological p-n junction on the topologically protected surface states or the surface electronic structure in general has not been reported so far. Here we report on the Fermi level engineering in such a bilayer made of Bi2Te3 and Sb2Te3. We present a direct experimental proof, by angle-resolved photoemission, of the realization of a vertical topological p-n junction made of a heterostructure of two different binary 3D TI materials Bi2Te3 and Sb2Te3 epitaxial grown on Si(111). We demonstrate that the chemical potential is tunable by about 200 meV when decreasing the upper Sb2Te3 layer thickness from 25 to 6 quintuple layers without applying any external bias. The observed shifts can be described with the one dimensional Schrödinger-Poisson formalism for the ultrathin junction between two layers of n-and p-type character, including additional charge due to TI surface states.

Wtorek, 15 listopada 2016 r.

dr Marek Foltyn
(Instytut Fizyki PAN)

Zjawisko piezo-elektromagnetyczne w (Ga,Mn)N


Piezoelektryczność jest powszechnie wykorzystywana w przedmiotach codziennego użytku tj. w zegarkach, w urządzeniach akustycznych, w zapalniczkach czy też w urządzeniach do odzyskiwania energii. Zjawisko to można połączyć z magnetoelektrycznością, która umożliwia zmianę polaryzacji elektrycznej polem magnetycznym lub polaryzacji magnetycznej polem elektrycznym, co może stanowić nową metodę zapisu informacji w pamięciach magnetycznych bez użycia ruchomej głowicy. Efekt ten był obserwowany między innymi w multiferroikach, czyli materiałach wykazujących równocześnie dwie lub więcej właściwości ferroicznych (ferromagnetyzm, ferroelektryczność,ferroelastyczność), a także w strukturach hybrydowych składających się z ferromagnetyka mechanicznie połączonego z piezoelektrykiem, który odkształca się pod wpływem pola elektrycznego. Podczas seminarium pokażę, że zjawisko piezo-elektromagnetyczne może istnieę nie tylko w strukturach hybrydowych, ale także w układach jednorodnych takich jak (Ga,Mn)N.

Wtorek, 8 listopada 2016 r.

prof. dr hab. Marek Godlewski
(Instytut Fizyki PAN)

ALD - po 40 latach


40 lat temu zaproponowano modyfikację technologii CVD do osadzania cienkich warstw dielektryków i materiałów półprzewodnikowych. Pierwotnie tą nową technologię nazwano Atomic Layer Epitaxy (ALE). Dzisiaj znana jest pod zmieniona nazwą - Atomic Layer Deposition (ALD). W referacie omówię dlaczego technologia ALD robi obecnie światową karierę, a liczba używanych reaktorów ALD przekroczyła 1500 i rośnie z dnia na dzień. Omówię też właściwości warstw ALD, które są kluczowe dla wielu zastosowań elektronicznych i optoelektronicznych.

Mimo 40 lat rozwoju jest to ciągle rozwijana technologia. a nowe jej wersje czynią ją konkurencyjną do wielu znanych już technik osadzania cienkich warstw. W szczególności wyjaśnię jak wyeliminowano najczęściej wymieniane ograniczenie technologii ALD - niskie tempo wzrostu warstw.

Jeśli chodzi o Polskę to technologia ALD pojawiła się oko?o 20 lat temu. Kierowane przeze mnie laboratorium w Instytucie Fizyki PAN było pierwszym które używało ALD do osadzania cienkich warstw dielektrycznych i półprzewodnikowych. Obecnie technologia ALD dostępna jest już w kilku laboratoriach badawczych, a kolejne planują jej zakup.

Wtorek, 18 października 2016 r.

dr Corentin Boilleau
(Instytut Fizyki PAN)

Theoretical study of magnetic properties in redox-active ruthenium complexes


Due to the slow down of the information technology development, a great challenge of present-day applied science is to develop new electronic devices at the molecular scale. Indeed, molecular spintronic offers great potential multifunctional molecules performing new properties or operations unreachable by conventional semi-conductor technology.
This project takes place in this quest of tomorrow's technologies conquest in the new field of Molecular Spintronics. The goal is to provide multifunctional compounds made from bricks with remarkable properties, for storage or manipulation of information across a single molecule. Indeed, these multifunctional molecules are up-to-now one of the smallest devices allowing to write, store and read datas.
This present work, permorfed in collaboration with K. Costuas form the ISCR (Rennes 1, France), use an uncommon strategy based on redox properties of Ruthenium coumpounds associated with magnetic centers in order to obtain a device allowing a modulation of the magnetic properties. The aim is to study the inter-molecular interactions in order to understand the interplay of the components in view of obtaining their synergistic working mode.

Concidering the crucial role of the electronic correlation in magnetic systems and the strong geometrical and electronic coupling existing between the different functional elements, modelling of such systems is a tough task. A correct description of these systems requires to fully taking into account the couplings between the different subunits, which can no longer be considered as isolated components. As a consequence, all methods based on the fragmentation of the system can not be straightforwardly applied. The nature of the interactions studied (i.e. magnetic), the presence of transition metals and the need for investigation of both ground and excited states sugest the use of Post Hartree Fock methods. But, concidering the computationnal cost of these Wave Function Theory based methods and the size of our systems (in term of electron number), they seem to be prohibited in our case. Therefore, the use of Density Functional Theory combined with hybrid exchange-correlation functionals is suitable in order to associate reasonable computational efforts with satisfactory treatment of both electron correlation and open shell systems. Standart DFT and Broken Symmetry DFT calculations have been performed to determine the magnetic coupling.

The supramolecular assembly proposed present efficient switching properties allowing the realization of logical functions. In this context, these multifunctional compounds found its application in electronics. Depending on their composition, shape, physical and chemical properties they can be used as data processing devices (molecular wires, transistors, circuits) as information storage devices (molecular switchers) or as molecular machines. In addition to applications dedicated to molecular spintronics, target systems can potentially be used in detection or biotechnology.

Wtorek, 11 października 2016 r.

prof. dr hab. Tomasz Dietl
(Instytut Fizyki PAN)

Międzynarodowa Agenda Badawcza MagTop


Program spotkania obejmie 20 min. prezentację i dyskusję.

Wtorek, 20 września 2016 r.,  godzina 13:30

dr Dariusz Gawryluk
(IF PAN, Paul Scherrer Institute, Switzerland)

RNiO3: high pressure synthesis, single crystal growth and physical characterization


The most significant feature of the RNiO3 (R ≠ La3+) perovskite family is the temperature driven, spontaneous metal to insulator (MIT) phase transition at a critical temperature (TMIT) which systematically increases by decreasing the size of the R3+ ion. Thus, the MIT is observed at 130 K and 600 K for PrNiO3 and LuNiO3, respectively. The electronic localization at TMIT is associated with a structural phase transition, which involves the splitting of the single Ni site of the high temperature metallic phase (SG Pbnm) into two non-equivalent sites, and decreases the symmetry of the unit cell from orthorhombic to monoclinic (SG P21/n). The mechanism(s) at the origin of the MIT in this system is presently subject of an intense debate. Up to now, a stabilization of the high Ni3+ oxidation state in these compounds, especially for those containing small (Lu) to medium (Dy) rare earth ions, was achieved using very high oxygen pressures (20-60 kbar) during the synthesis. We show that most of the nickelates (also in a single crystalline form) of interest in this work can be obtained at much lower pressure.

I will also report a neutron diffraction study aimed to re-investigate the evolution of the crystal structure of the first member of the series (PrNiO3). We collected high resolution data at the constant-λ diffractometer D2B (ILL, Grenoble, France), and high-Q data at the time-of-flight diffractometer SEPD (IPNS, Argonne National Laboratory, USA). Instead of describing the asymmetric unit with fractional atomic coordinates, this formalism involves a parametrization of the structural distortions in terms of symmetry-allowed distortion modes, defined as correlated atomic displacements which transform according to the irreducible representations of parent space group. The amplitudes of the different breathing, rotation and distortion modes are obtained directly in Å from the fit, allowing the identification of the main distortion modes involved in the transition. In the case of PrNiO3 we could successfully identify such modes, their amplitudes, and the magnitude of the anomalies that they undergo at TMIT. We could also observe the appearance of an additional breathing mode below TMIT directly related with the splitting of the Ni positions and the concomitant Ni3+δ - Ni3-δ charge order in the insulating phase of PrNiO3.

Wtorek, 6 września 2016 r.

dr Jung-Hyun (Jordan) Kang
(Weizmann Institute of Science, Izrael)

The Unique Properties in MBE Growth of Gold Assisted InAs Nanowires on the (001) Substrates


This talk concentrates on the benefits of growth of InAs nanowires (NWs) on the (001) surface (rather than the common (111) surface). Growth of bare merging nanowires can lead to the formation of nanowires intersections, two dimensional plates formed at the intersections, and in-situ aluminium (Al) side-coating. Based on the nanowire intersections formed by merging of two wurtzite (WZ) wires growing opposite <111> directions towards each other, the new pure zinc blende (ZB) nanowire nucleates at the intersection, growing in the [00-1] direction towards the substrate. Two dimensional plates occasionally form between the ZB and one of the WZ wires (Figure 1a). The plates assuming a pure WZ structure form a periodic "staircase" interface with the ZB wire emerging between the two WZ wires where each step is constructed of 6 In-As WZ monolayers perfectly matched to the ZB structures. This periodic matching of 6 In-As monolayers corresponds to the phase transition of the WZ to the ZB structure in the {110} plane with a mismatch of 0.4% (Figure 1b). In-situ Al coating of InAs NWs providing an intimate contact between the InAs NW and the superconducting metal has lately become a crucial ingredient in the formation of superconductor-semiconductor hybrid devices as key role players in the search for Majorana fermions. The prominent tilt angle of nanowires grown on the (001) surface makes this process significantly more feasible allowing for the nanowire intersections to be side coated as well (shown in Figure 1c).

Figure 1. (a) a SEM image of the interconnected InAs NWs and as-grown 2 dimensional plate, (b) a HR-TEM image of the interface between the ZB wire and the WZ plate, and (c) a SEM image of the interconnected InAs NWs coated by in-situ Al

Wtorek, 5 lipca 2016 r.

Dr Chong-Geng Ma
(College of Sciences, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing. P.R. China)

Theoretical Design of Lanthanide-Doped Optical Materials


In the last decades, lanthanide activated luminescent materials for lighting and display applications have been explored and optimized mainly by the cumbersome and costly trial-and-error experimental approach. Nowadays, the quick development of lanthanide spectroscopy theory together with an increase of the computational resources have made it possible to propose a systematical calculation strategy to understand the physics picture behind experiment and build up the link between the structural and optical properties of lanthanide-doped materials. It is well known that density functional theory (DFT) calculations employing the single-particle ground-state picture can provide very sufficiently accurate structural relaxation and the chemical trends that determine the emission energies and the luminescence mechanisms of optical dopants [1], whereas crystal-field (CF) theory calculations can very well reproduce experimentally observed optical spectra, which involve transitions between multi-electronic energy states of lanthanide ions [2]. Therefore, a combined theoretical scheme of modern DFT and conventional CF models has been proposed to give full play to their advantages [3].

In this talk, we will demonstrate how such a combined theoretical scheme supports the recent experimental studies of lanthanide phosphors. Ce3+ and Eu2+ ions will be paid more attention to due to their applications for white LED phosphors. The real reason resulting in the red or blue shift of the lowest 5d-4f emissions of Eu2+ or Ce3+ ions will be analyzed by considering the combined effects of electronic structure and Stokes shift [4]. Moreover, the misunderstanding about the position of the lowest 4f 65d energy level in the 4f-5d excitation spectra of Eu2+ ions will be clarified, and thus the Stokes shift can be properly reproduced and further fed into understanding the electron-phonon coupling effect of Eu2+ ions with host lattices [5]. The successful application to the solid solution phosphors Ca2(Al1-xMgx)(Al1-xSi1+x)O7: Eu2+ will be shown in order to highlight the role of the theoretical work in the discovery of novel lanthanide phosphors [6].

The work is financially supported by National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11204393) and Natural Science Foundation Project of Chongqing (Grant No. CSTC2014JCYJA50034).

[1] M.-H. Du, ECS J. Solid State Sci. Technol. 5 (2016) R3007-R3018.
[2] C.-G. Ma, M.G. Brik, W. Ryba-Romanowski, H.C. Swart, M.A. Gusowski, J. Phy. Chem. A 116 (2012) 9158-9180.
[3] Q. Peng, C. Liu, D. Hou, W. Zhou, C.-G. Ma*, G. Liu, M.G. Brik, Y. Tao, H. Liang, J. Phys. Chem. C 120 (2016) 569-580.
[4] G. Li, C.C. Lin, W.-T. Chen, M.S. Molokeev, V.V. Atuchin, C.-Y. Chiang, W. Zhou, C.-W. Wang, W.-H. Li, H.-S. Sheu, T.-S. Chan, C.-G. Ma, R.-S. Liu, Chem. Mater. 26 (2014) 2991-3001.
[5] D. Hou, C.-G. Ma, H. Liang, M.G. Brik, ECS J. Solid State Sci. Technol. 3 (2014) R39-R42.

Wtorek, 28 czerwca 2016 r.

prof. dr hab. Maciej Lewenstein
(ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, 08860 Castelldefels (Barcelona), Spain)

Detecting of non-locality in quantum many body systems


One of the most important steps in the understanding of quantum many-body systems is due to the intensive studies of their entanglement properties [1,2]. Much less, however, is known about the role of quantum nonlocality [2] in these systems. This is because standard many body observables involve correlations among few particles, while there is no multipartite Bell inequality for this scenario.
In the introduction I will discuss shortly the role of entanglement in many body systems, stressing the difference between the gapped and critical systems. I will then concentrate on the results of Refs. [4], where we provide the first examples of nonlocality detection in many-body systems using two-body correlations. To this aim, we construct families of multipartite Bell inequalities that involve only second order correlations of local observables. We then provide examples of systems, relevant for nuclear and atomic physics, whose ground states violate our Bell inequalities for any number of constituents. Finally, we identify inequalities that can be tested by measuring collective spin components, opening the way to the experimental detection of many-body nonlocality, for instance with atomic ensembles [5], systems of trapped ions [6], or atoms trapped close to nano-structured (tapered) fibers and photonic crystals [7]. I will report on recent experiments detecting nonlocality in squeezed BECs and will discuss recent development of theory focused on spin chains.

[1] A. Osterloh et al., Nature 416, 608 (2002); T. J. Osborne et al., Quantum Inf. Proc. 1, 45 (2002); Phys. Rev. A 66, 032110 (2002); G. Vidal et al., Phys. Rev. Lett. 90 227902 (2003).
[2] M. Lewenstein, A. Sanpera, and V. Ahufinger, "Ultracold atoms in Optical Lattices: simulating quantum many body physics", Oxford University Press, Oxford, 2012, ISBN 978-0-19-957312-7.
[3] J. S. Bell, Physics 1, 195-200 (1964).
[4] J. Tura et al., arXiv:1306.6860 [quant-ph] (2013), "Detecting the non-locality of quantum many body states", Science 344, 1256 (2014); J. Tura et al., "Translationally invariant Bell inequalities with two-body correlators", arXiv:1312.0265, J. Phys. A: Math. Theor. 47, 424024 (2014), special issue of J. Phys. "A on 50 years of Bell's Theorem".
[5] K. Hammerer et al., Rev. Mod. Phys. 82, 1041 (2010). K. Eckert et al., Nature Phys. 4, 50 (2008).
[6] T. Graß and M. Lewenstein, "Trapped-ion quantum simulation of tunable-range Heisenberg chains", arXiv:1401.6414, EPJ Quantum Technology 2014, 1:8,  doi:10.1186/epjqt8.
[7] J. S. Douglas, H. Habibian, A. V. Gorshkov, H. J. Kimble, D. E. Chang, "Atom induced cavities and tunable long-range interactions between atoms trapped near photonic crystals", arXiv:1312.2435.

Wtorek, 31 maja 2016 r.

Prof. Dr. Hartmut Buhmann
(Physikalisches Institut, Universität Würzburg)

Transport properties of the 3D topological insulators HgTe


Topological insulators (TI) are characterized by an insulating bulk and conducting surfaces. The conducting surface states exhibit a characteristic Dirac band dispersion and therefore offer a lot of new and interesting properties, especially with respect to future device applications. Even though numerous materials have been identified as topological insulator transport experiments on 3D TI surface states are rare. Here, the magneto-transport characterization data of strained HgTe bulk layers are presented which show characteristic Dirac-like quantum Hall-effect sequences. The quantum Hall features originate from those two 2D Dirac surface states which are oriented perpendicular to the applied magnetic field.1) Using top and back-gated sample structures it is possible to distinguish their specific contributions. Surprisingly, Dirac-screening stabilizes the surface state transport over a wide density range.2) Moreover, the surface states appear to be a sensitive monitor for insulating bulk state properties.

1) C. Brüne et al., Phys. Rev. Lett. 106, 126803 (2011).
2) C. Brüne et al., Phys. Rev. X 4, 041045 (2014).

Wtorek, 17 maja 2016 r.,  godzina 13:30

dr hab. Tomasz Sowiński
(Instytut Fizyki PAN)

Od jednego do wielu. Kolektywne własności kilku ultra-zimnych fermionów.


Kwantowe układy kilku ciał są powszechnie uważane za specyficzny pomost łączący fizykę dwóch, trzech ciał, w której od kilkudziesięciu lat specjalizuje się fizyka atomowa, z fizyką materii skondensowanej i fizyką ciężkich jąder, gdzie kolektywne własności bardzo dużej liczby kwantowych cząstek są odpowiedzialne za spektakularne zjawiska, które nie mają swoich odpowiedników w świecie klasycznym. Współczesne eksperymenty nad ultra-zimnymi gazami otworzyły nowe możliwości badania takich układów i zainspirowały teoretyków do przeformułowania starych i postawienia nowych pytań o własności układów z mezoskopową liczbą kwantowych cząstek. Podczas seminarium przedstawił subiektywne spojrzenie na tematykę kilku fermionów z perspektywy tych eksperymentów.

Wtorek, 10 maja 2016 r.

prof. dr hab. Robert Kudrawiec
(Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska)

Zastosowanie spektroskopii modulacyjnej do badania przejść optycznych w kryształach van der Waalsa


Spektroskopia modulacyjna (fotoodbicie, elektroodbicie oraz piezoodbicie) dzięki swojemu absorpcyjnemu oraz różniczkowemu charakterowi jest bardzo czułą metodą badania przejść optycznych w materiałach i strukturach półprzewodnikowych. Jak dotąd metoda ta była szeroko stosowana do badania półprzewodników grupy III-V, IV i II-VI. W przypadku kryształów van der Waalsa również można znaleźć przykłady zastosowania fotoodbicia lub piezoodbicia do badania przejść optycznych jednak dla większości materiałów z tej rodziny półprzewodników takie badania nie były prowadzone. Ostatni wzrost zainteresowania właściwościami optycznymi i elektrycznymi pojedynczych warstw kryształów van der Waalsa spowodował duże zainteresowanie metodami absorpcyjnymi, które pozwalają badać strukturę pasmową oraz zmiany tej struktury wywołane różną ilością warstw lub czynnikami zewnętrznymi takimi jak ciśnienie hydrostatyczne. Do takich metod absorpcyjnych należy spektroskopia modulacyjna.

W ramach niniejszego wystąpienia zamierzam przedstawić podstawy działania spektroskopii modulacyjnej, układy do pomiarów widm fotoodbicia, bezkontaktowego elektroodbicia i piezoodbicia rozwijane na Politechnice Wrocławskiej oraz przykłady zastosowań spektroskopii modulacyjnej do badania poszczególnych zagadnień (energii przejść optycznych, rozczepiania spin-orbita, wbudowanych pól elektrycznych, "piningu" poziomu Fermiego na powierzchni półprzewodnika, ...). Następnie przejdę do zaprezentowania naszych ostatnich prac na kryształami van der Waalsa. Będą to badania struktury pasmowej kryształów MoS2, MoSe2, WS2 oraz WSe2 przy pomocy fotooodbicia, bezkontaktowego elektroodbicia oraz piezoodbicia, badania zmiany struktury pasmowej pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego oraz prace nad spektroskopią modulacyjną pojedynczych warstw dla tych kryształów. Oprócz wspomnianych materiałów przedstawione zostaną wstępne wyniki oraz perspektywy badań dla innych kryształów van der Waalsa tj. GaS, GaSe, GaSeS, GeS2, GeSe2, ZrS2, ZrSe2, ...

Wtorek, 19 kwietnia 2016 r.

prof. dr hab. Tadeusz Figielski
(Instytut Fizyki PAN)

Od ostrzowego do kwantowego kontaktu punktowego


W pierwszej części seminarium przypomnę parę moich wczesnych przedsięwzięć naukowych, takich jak: eksperymenty z kontaktem ostrzowym, odkrycie zjawiska fotostrykcji, sformułowanie modelu barierowego rekombinacji na dyslokacjach. Seminarium zakończę przedstawieniem kontrowersyjnego modelu anomalii przewodności kwantowego kontaktu punktowego.

Wtorek, 12 kwietnia 2016 r.

dr Damian Tomaszewski
(Instytut Fizyki Molekularnej PAN w Poznaniu)

Rozdzielanie i detekcja splątania kwantowego par Coopera


Jedną z propozycji realizacji splątanych kubitów w ciele stałym jest wykorzystanie spinowych stopni swobody par Coopera - par elektronów w stanie singletowym, występujących w nadprzewodniku. Układy eksperymentalne pozwalające na "wyciągnięcie" takiej splątanej pary z nadprzewodnika składają się z podwójnej kropki kwantowej sprzężonej z nadprzewodnikiem i dwoma elektrodami normalnymi. Dzięki silnym oddziaływaniom kulombowskim w kropkach kwantowych, niepozwalającymi na podwójne obsadzenie pojedynczej kropki kwantowej, udało się uzyskać rozdzielanie par Coopera ze sprawnością zbliżoną do jedności w zakresie sekwencyjnego tunelowania. W trakcie seminarium przedstawione zostanie rozdzielanie par Coopera w układach podwójnej kropki kwantowej sprzężonej z dwoma elektrodami nadprzewodzącymi oraz z elektrodą nadprzewodzącą i dwoma elektrodami normalnymi, w zakresie współtunelowania. Przeanalizowany zostanie wpływ położenia poziomów energetycznych kropek kwantowych na sprawność rozdzielania par Coopera. Pokazana zostanie możliwość sterowania składowymi: rozdzieloną i nierozdzieloną prądu Josephsona, dzięki efektom Aharonova-Bohma i Aharonova-Cashera. Zaprezentowana zostanie również propozycja detekcji splątania kwantowego par Coopera w omawianym układzie za pomocą operatora świadka splątania uzyskana z pomiaru prądu elektrycznego płynącego w układzie.

Wtorek, 5 kwietnia 2016 r.

prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki
(Instytut Fizyki PAN)

Elektrony przewodnictwa w studniach kwantowych GaAs/GaAlAs domieszkowanych akceptorami


Odpychające oddziaływanie między ujemnym jonem akceptora i elektronem przewodnictwa w studni kwantowej w obecności pola magnetycznego prowadzi do lokalizacji elektronu i dyskretnych energii powyżej poziomów Landau'a.
Przedstawiona jest teoria i dane eksperymentalne foto-magneto-luminescencji, rezonansu cyklotronowego i magneto-transportu ilustrujące istnienie takich stanów w paśmie przewodnictwa studni kwantowych GaAs/GaAlAs domieszkowanych akceptorami.

Wtorek, 15 marca 2016 r.

dr Jan Barański
(Instytut Fizyki PAN)

Wpływ nadprzewodnictwa na właściwości kropek kwantowych


W referacie zostaną przedstawione wyniki dotyczące zjawisk fizycznych zachodzących na kropkach kwantowych (QD) sprzężonych z elektrodami metalicznymi (N) i nadprzewodzącymi (S). Omówiony zostanie efekt indukowania porządku nadprzewodzącego na kropkach kwantowych, współistnienie tego porządku z korelacjami elektronowymi oraz wpływ lokalnego parowania na kwantowe interferencje.

Przy silnym sprzężeniu QD z elektrodą nadprzewodzącą funkcje falowe par Coopera wnikają do obszaru QD. W efekcie indukowane są stany kwazicząstkowe będące superpozycją stanów pustych i podwójnie obsadzonych. Korelacje elektronowe z kolei powodują, że podwójne obsadzenia są kosztowne energetycznie i porządek nadprzewodzący może byd silnie tłumiony. W referacie opiszę antagonizm wynikający ze współistnienia tych dwóch efektów.

W drugiej części wystąpienia przeanalizuję efekty interferencyjne z udziałem indukowanych kwazicząstek. Tego typu interferencje można badad poprzez wprowadzenie do układu dodatkowej kropki kwantowej sprzężonej równolegle z pierwotną. Umożliwiamy w ten sposób tunelowanie elektronów poprzez dwa interferujące kanały przewodnictwa. Ponieważ w naszym układzie jedna z kropek jest połączona do elektrody nadprzewodzącej lokalne pary będą zaangażowane w procesy interferencji.

Wtorek, 8 marca 2016 r.

mgr Mateusz Chwastyk
(Instytut Fizyki PAN)

Białka z węzłami


Węzły zostały odkryte w ok. 2% wszystkich dotychczas poznanych strukturbiałek. O ile funkcja węzłów nie jest jeszcze dobrze zrozumiana, o tyleróżnorodność form stabilizacji białek dzięki ich obecności była wielokrotnie dyskutowana.
Podczas wykładu zostaną przedstawione metody badania takich struktur, a także mechanizmy prowadzące do tworzenia się węzłów. Pokazane również zostaną wyniki symulacji komputerowych potwierdzające, że w poprawnym zwijaniu się białek pomaga sam proces ich tworzenia podczas translacji w rybosomie.

Wtorek, 1 marca 2016 r.

dr Ramon Schifano
(Instytut Fizyki PAN)

Electrical and optoelectronic characteristics of heterostructures based on ZnO


ZnO exhibits high transparency even at large carrier concentrations, a wide and direct band gap (~3.4 eV) and a large exciton binding energy (~60 meV), all properties that makes this material of primary interest for optoelectronic applications.[1] However, the realization of devices fully based on ZnO relies in achieving consistent and reproducible p-type doping, issue that has not been accomplished so far. The present material limitation in the realization of bipolar devices can be overcome, in some specific cases/applications, by the combination of n-ZnO with materials that have an established p-type technology, i.e. by the realization of heterostructures. In the present seminar recent published results [2,3] concerning the structural, electrical and optoelectronic properties of heterostructures based on n-ZnO films grown by atomic layer deposition on p-4H-SiC and p-Si will be discussed. Emphasis will be put on how to experimentally determine the band discontinuities by electrical measurements and the effect of band alignment and defect on the optoelectronic properties of the devices.

[1] C. Jagadish and S. J. Pearton, Zinc Oxide Bulk, Thin films and Nanostructures, Elsevier, Oxford, 2006
[2] M. Guziewicz, R. Schifano, E. Przezdziecka, J. Z. Domagala, W. Jung, T. A. Krajewski, and E. Guziewicz, Appl. Phys. Lett. 107, 101105 (2015)
[3] R. Pietruszka , R. Schifano, T. A. Krajewski, B. S. Witkowski, K. Kopalko, L. Wachnicki, E. Zielony, K. Gwozdz, P. Bieganski, E. Placzek-Popko, and M. Godlewski, Solar Energy Materials & Solar Cells 147, 164-170 (2016).

Wtorek, 2 lutego 2016 r.

dr Konrad Jerzy Kapcia
(Instytut Fizyki PAN)

Przemiany izolator-metal i separacje fazowe w obecności porządku ładunkowego


Uporządkowanie ładunkowe jest związane z przestrzenną niejednorodnością rozkładu ładunku. Zjawisko to jest intensywnie badane w układach silnie skorelowanych elektronów. Uporządkowania te mają istotny wpływ na właściwości fizyczne w wielu grupach związków, takich jak m. in. manganity, miedziany, magnetyt, tlenki niklu, wanadu i kobaltu, układy ciężkofermionowe (np. Yb4As3) oraz liczne związki organiczne. Różne typy uporządkowań ładunkowych zostały też zaobserwowane w dużej liczbie układów z lokalnym parowaniem elektronowym. Związki wykazujące porządek ładunkowy są interesujące z punktu widzenia potencjalnych zastosowań m. in. jako szybkie przełączniki w elektronice, energetyce czy nanotechnologii.

Po przedstawieniu rezultatów eksperymentalnych występujących w literaturze rozważymy prosty efektywny model materiałów uporządkowanych ładunkowo. Rozszerzony model Hubbarda, oprócz wyrazu kinetycznego, składa się z efektywnego oddziaływania jednowęzłowego oraz międzywęzłowego oddziaływań gęstość-gęstość, zarówno pomiędzy najbliższymi sąsiadami jak i drugimi (następnymi) najbliższymi sąsiadami.

W analizie diagramów fazowych oraz właściwości termodynamicznych modelu zastosowano przybliżenie dynamicznego pola średniego, które traktuje wyraz jednowęzłowy ściśle, natomiast do oddziaływań międzywęzłowych jest stosowane przybliżenie pola średniego. Podejście takie jest ścisłe w granicy dużej liczby koordynacyjnej.

W zależności od wartości parametrów oddziaływań oraz koncentracji elektronowej, układ może znajdować się nie tylko w stanie, w którym występuje faza jednorodna: uporządkowana ładunkowo (CO) (zarówno metal (COM) jak i izolator (COI)) lub faza nieuporządkowana (metaliczna (FL) bądź faza izolatora Motta (MI)), lecz także w stanach, w których zachodzi separacja (współistnienie) dwóch faz elektronowych (np. COI/FL, COM/COI, COI/COI, itd.).

Wtorek, 26 stycznia 2016 r.

prof. dr hab. Arkadiusz Wójs
(Politechnika Wrocławska)

Detekcja ułamkowych skyrmionów w badaniach ramanowskich kwantowych układów hallowskich



Wtorek, 12 stycznia 2016 r.

dr Pavlo Aleshkevych
(Instytut Fizyki PAN)

Badania niejednorodności magnetycznej w kryształach metodami spektroskopii mikrofalowej


Metody mikrofalowe, do których można zaliczyć spektroskopię elektronowegorezonansu paramagnetycznego, ferromagnetycznego, rezonansu fal spinowychlub nierezonansowego pochłaniania mikrofal są dobrze znane z dokładności,czułości i skuteczności w charakteryzacji jednorodnych materiałówmagnetycznych. Szybki postęp technologiczny przyczynia się do pojawienianie tylko nowych materiałów, ale całych nowych rodzin materiałów czyukładów magnetycznych nieodłączną cechą których jest niejednorodnośćstruktury magnetycznej. Wyzwaniem jest zastosowanie tradycyjnych technikmikrofalowych do charakteryzacji takich materiałów. W referacie, naprzykładzie kilku materiałów, będzie pokazano, jaką informacje oniejednorodności magnetycznej można uzyskać stosując metody spektroskopiimikrofalowej.

Wtorek, 8 grudnia 2015 r.,  godzina 13:30

dr inż. Bartłomiej Wiendlocha
(Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie)

Domieszki rezonansowe w metalach i półprzewodnikach - struktura elektronowa i własności termoelektryczne


W referacie przedstawię wyniki badań teoretycznych nad strukturą elektronową i własnościami transportowymi materiałów termoelektrycznych zawierających tzw. domieszki rezonansowe. Domieszki takie charakteryzują się tworzeniem ostrego maksimum w gęstości stanów elektronowych, co powoduje iż nie podlegają modelowi sztywnego pasma i wprowadzają istotne zaburzenie w strukturze elektronowej domieszkowanego materiału. Omówienie tematu zacznę od kanonicznego przykładu materiału ze stanami rezonansowymi, tzn. stopu Cu:Ni (konstantan), gdzie poziom rezonansowy powstaje na atomach Ni. Obecność rezonansu prowadzi do bardzo dobrych własności termoelektrycznych stopu Cu-Ni, wykorzystywanego do budowania termopar. W ostatnich latach doświadczalnie pokazano, że domieszki rezonansowe mogą znacznie podnosić termosiłę półprzewodników ważnych technologicznie (np. PbTe:Tl, Bi2Te3:Sn, SnTe:In) [1-4]. Skupiając się na przykładzie PbTe:Tl zaprezentuję jak domieszka rezonansowa Tl modyfikuje strukturę elektronową, pasma, powierzchnię Fermiego i własności transportowe PbTe [3], oraz jak można wyjaśnić obserwowany doświadczalnie wzrost termosiły tego układu (z 55 μV/K do około 120 μV/K w T = 300 K). W końcowej części przedstawię wyniki teoretyczne i doświadczalne badań nad bizmutem domieszkowanym indem, galem i cyną. Badania te pokazują inny aspekt formowania stanu rezonansowego, który może być interpretowany jako nowy mechanizm domieszkowania materiałów, pozwalający w ogólności uniknąć rozpraszania na zjonizowanych atomach domieszek [5].

1.CM. Jaworski, B. Wiendlocha, V. Jovovic and JP. Heremans, Energy & Environmental Science 4, 4155 (2011)
2.JP.. Heremans, B. Wiendlocha and A.M. Chamoire, Energy & Environmental Science 5, 5510 (2012)
3.B. Wiendlocha, Physical Review B 88 205205 (2013)
4.B. Wiendlocha, Applied Physics Letters 105 (2014) 133901
5.H. Jin, B. Wiendlocha and JP. Heremans, Energy & Environmental Science 8, 2027 (2015).
6.B. Wiendlocha, K. Kutorasinski, S. Kaprzyk, J. Tobola, Scripta Materialia 111, 33 (2016).

Wtorek, 1 grudnia 2015 r.

dr Barbara Piętka

Polarytony ekscytonowe jako podwójnie ubranie kwazicząstki oraz kondensacja polarytonów w półprzewodnikach półmagnetycznych


W ciągu ostatnich kilku lat badania polarytonów ekscytonowych w mikrownękach półprzewodnikowych wzbudziły zainteresowanie środowiska naukowego. Zaobserwowano, że polarytony ekscytonowe mogą przechodzić do stanukondensatu Bosego-Einsteina oraz wykazują nadciekłość. Polarytony ekscytonowe powstają w wyniku silnego sprzężenia ekscytonu w studni kwantowej oraz fotonu zlokalizowanego w mikrownęce półprzewodnikowej. W pierwszej części mojego wystąpienia opowiem o wewnętrznej strukturze polarytonów i mechanizmie sprzężenia ekscyton- foton. Pokaę rzadko badaną strukturę stanów wzbudzonych polarytonów ekscytonowych oraz opowiem o eksperymencie, który pozwolił na zaobserwowanie polarytonu ekscytonowego ubranego w foton o energii z zakresu promieniowania THz. Uzyskaliśmy w ten sposób ekscyton podwójnie ubrany w dwa fotony NIR i THz. W drugiej części wystąpienia pokażę eksperyment, który pozwolił na uzyskanie nierównowagowego kondensatu Bosego-Einsteina polarytonów w półmagnetycznych mikrownękach półprzewodnikowych. Wytworzone półmagnetyczne polarytony wykazują gigantyczny efekt Zeemana i nieliniowe efekty indukowane polem magnetycznym.

Wtorek, 24 listopada 2015 r.

dr Paweł Strąk

Podstawowe własności polarnych studni kwantowych AlN/GaN/InN otrzymane za pomocą metody DFT



Wtorek, 3 listopada 2015 r.

Prof. Dominic Tildesley
(Director CECAM, Lausanne Switzerland)

Multiscale Modelling of Interfaces


It is now 50 years since the first molecular dynamics simulation of liquids using realistic potentials by Annesur Rahman. In this talk we will discuss the modelling of the surface tension of a simple liquid by simulation and discuss the contributions of the accurate two-body and three-body contributions to the surface tension. The lubrication of surfaces coated with polymers is an important technological problem and one that is difficult to solve effectively using non-equilibrium molecular dynamics with atomistic models. The timescale of the simulation is such that shearing rates that can be achieved are many orders of magnitude higher than those observed in experiment. This problem can be addressed in part by switching to a mesoscale model, which still preserves the important elements such as the shape and charge of the adsorbed polymers but allows for a longer time step.

In this talk we describe the development of dissipative particle dynamics as an important technique for modelling polymers and surfactants in ionic solvents. In particular, we compare the behaviour of charged and neutral polymers of the same length.

The compression-dependence of the friction coefficients of neutral and charged polymer brushes at the same surface coverage is studied using dissipative particle dynamics (DPD) at two different shear rates. The chemical potential of the solvent particles is kept constant along the compression curve in order to mimic the experimental conditions. We conclude that the kinetic friction coefficient between charged brushes is higher than that of neutral brushes at low compressions and smaller at high compressions. These differences are small. We also show that it is possible to simulate ultra-low friction coefficients comparable with experiments using the smallest shear rate accessible in a mesoscale simulation. The unexpected behavior of the shear deformation-induced structural heterogeneities in charged polymer brushes calls for further experiments to elucidate this local reorganization of the ions in adsorbed charged polymers.

Wtorek, 20 października 2015 r.

prof. Mikhail Brik
(Instytut Fizyki PAN)

Hosts and Impurities: Two Components of Optical Materials as Targets for Theoretical Investigations


A review of systematic studies of a wide range of physical properties of pure and doped crystals will be given in the present work. Simple relations between the lattice constants of large groups of isostructural crystals (pyrochlores [1], spinels [2], vanadates [3]) and characteristics of the constituting chemical elements were obtained, that allow for a quick and reliable estimation of the lattice constants of new crystals with the same crystal structure. The developed model can also help in analyzing the criteria of stability of existing compounds.

The results of calculations of the optical properties of the transition metal and rare earth ions in a free state [4 and references therein] and in various crystals [e.g. 5] will be also presented. Special attention will be paid to the positions of the impurity ions energy levels in the host's band gap. Such studies reveal certain systematic trends existing in the considered groups of impurity ions and/or host materials. In addition, influence of nephelauxetic effect on the energies of the spin-forbidden transitions in the emission spectra of 3d ions in crystals will be discussed [6].

All obtained results are compared with available experimental data, agreement between theory and experiment is discussed.

[1] M.G. Brik, A.M. Srivastava, J. Am. Ceram. Soc. 95 (2012) 1454.
[2] M.G. Brik, A. Suchocki, A. Kaminska, Inorg. Chem. 53 (2014) 5088.
[3] M.G. Brik, M. Bettinelli, E. Cavalli, J. Sol. State Chem. 230 (2015) 49.
[4] C.-G. Ma, M.G. Brik, Y. Tian, Q.-X. Li, J. Alloys Compds. 603 (2014) 255.
[5] M.G. Brik, M. Nazarov, M.N. Ahmad Fauzi, L. Kulyuk, S. Anghel, K. Sushkevich, G. Boulon, J. Alloys Compds. 550 (2013) 103.
[6] M.G. Brik, S.J. Camardello, A.M. Srivastava, N.M. Avram, A. Suchocki, ECS J. Solid State Sci. & Technol. 5 (2016) R3067.

Poniedziałek, 12 października 2015 r.

dr Giovanni La Penna
(National research council of Italy Institute for chemistry of organo-metallic compounds Firenze, Italy)

Diverse functions of Cu-amyloid beta complexes in Alzheimer's Disease: Learning with multiple simulations


Amyloid-beta (Ab) peptides form complexes with copper, both in vitro and in vivo, relatively soluble in water as oligomers and active as catalysts for oxidation of organic substrates by reactive oxygen species (ROS) present in cells and in their aerobic environment. All these species are present in the synapse, thus making a connection between the amyloid cascade hypothesis and the oxidative damages by ROS in neurons, when pathological dyshomeostasis of amyloid peptides and metal ions occur. In order to understand the structural fe! atures of these toxic complexes, we build models of Cu-Aβ peptides in monomeric and dimeric forms, in contact with dioxygen and peroxide. We found, performing multiple first-principles molecular dynamics simulations, that Cu-induced dimers are more active than monomers in converting hydrogen peroxide into aggressive hydroxyl radicals. Also, the activation of dioxygen to superoxide is favoured when Cu is bound to the N-terminus. These models show how metal ions provide a large diversity of catalytic properties to disordered proteins when these latter are present in the environment because of general unfolding processes occur [1-3].

[1] S. Furlan and G. La Penna, Coord. Chem. Rev. 256, 2234 (2012).
[2] G. La Penna, C. Hureau, O. Andreussi, P. Faller, J. Phys. Chem. B 117, 16455 (2013).
[3] P. Faller, C. Hureau, G. La Penna, Acc. Chem. Res. 47, 2252 (2014).

Wtorek, 6 października 2015 r.

prof. dr hab. Grzegorz Karczewski
(Instytut Fizyki PAN)

Wzrost i charakteryzacja strukturalna cienkich warstw izolatorów topologicznych typu V2VI3


Materiały typu V2VI3 należą w większości do grupy tzw. izolatorów topologicznych. Niestety ze względu na wąską przerwę energetyczną i na swoją strukturę krystalograficzną materiały te mają zazwyczaj bardzo wysoką koncentrację nośników ładunku (rzędu 1020 cm-3), co powoduje, że topologiczne stany powierzchniowe są bardzo trudno obserwowalne w pomiarach transportowych. Głównym celem referowanych tu prac technologicznych jest obniżenie koncentracji nośników w cienkich warstwach tych materiałów (głównie Bi2Se3) hodowanych metodą MBE. W pierwszej kolejności przeprowadzona została identyfikacja defektów strukturalnych, które przynajmniej w części odpowiedzialne za wysoką koncentrację nośników w cienkich warstwach oraz podjęte zostały próby obniżenia koncentracji tych defektów poprzez zastosowanie odpowiednich warunków wzrostu oraz podłoży. Przedstawione zostaną próby uporządkowania struktury materiału mieszanego Bi2Te3-xSex, który w stanie uporządkowanym (dla x=1, Bi2Te2Se) wydaje się atrakcyjnym kandydatem do badań transportowych ze względu na stosunkowo dużą przerwę energetyczną.

Wtorek, 2 czerwca 2015 r.,  godzina 13:30

dr Dominika Kochanowska
(Instytut Fizyki PAN)

Defekty w (Cd,Mn)Te - metody obserwacji


Kryształy (Cd,Mn)Te są brane pod uwagę jako materiał na detektor promieniowania X i gamma w zastosowaniach medycznych, ochrony środowiska i bezpieczeństwa narodowego. W tym celu konieczne jest uzyskanie materiałumonokrystalicznego o jak największej powierzchni posiadającego jak najwyższą (jednorodną) oporność właściwą (>109 om cm) oraz zawierającego jak najmniej centrów rozpraszających. Podstawowym problemem w uzyskaniu materiału o odpowiednich parametrach są defekty zarówno te powstałe w czasie wzrostu jak i defekty intencjonalne w postaci domieszek. Na seminarium przedstawię metody obserwacji i eliminacji defektów w kryształach (Cd,Mn)Te. Skupię się na defektach powstałych w czasie wzrostu kryształów oraz spróbuję pokazać kilka nowych podejść do znanych metod obserwacji tych defektów.

Wtorek, 26 maja 2015 r.

dr hab. Tomasz Rusin
(Orange Customer Service)

Zitterbewegung elektronów w nanorurkach węglowych wzbudzony impulsami laserowymi



Wtorek, 19 maja 2015 r.

mgr Shiva Safai
(Instytut Fizyki PAN)

Quantum Spin Hall Effect in IV-VI Topological Crystalline Insulators


We envision that quantum spin Hall effect should be observed in (111)-oriented thin films of SnSe and SnTe topological crystalline insulators. Using a tightbinding approach supported by first-principles calculations of the band structures we demonstrate that in these films the energy gaps in the two-dimensional band spectrum depend in an oscillatory fashion on the layer thickness. These results as well as the calculated topological invariant indexes and edge state spin polarizations show that for films ~ 20-40 monolayers thick a two-dimensional topological insulator phase appears. In this range of thicknesses in both, SnSe and SnTe, (111)-oriented films edge states with Dirac cones with opposite spin polarization in their two branches are obtained. While in the SnTe layers a single Dirac cone appears at the projection of the Γ point of the two-dimensional Brillouin zone, in the SnSe (111)-oriented layers three Dirac cones at M points projections are predicted.

Wtorek, 12 maja 2015 r.

dr Tomasz Chwiej

Efekty korelacyjne i interferencyjne w półprzewodnikowych pierścieniach kwantowych


Przedstawię wybrane własności otwartych i zamkniętych pierścieni kwantowych, w których potencjał uwięzienia generowany jest w oparciu o własności heterozłącza, a do manipulacji ilością zgromadzonego w nich ładunku i/lub sterowania przepływem prądu wykorzystuje się elektrody zewnętrzne.W pierwszej części referatu omówię wpływ łamania symetrii obrotowej na charakterystyki potencjału chemicznegooraz magnetycznego momentu dipolowego w pierścieniach zamkniętych zawierających N=1,2,3 elektronów. Natomiast w drugiej części omówię rolę korelacji elektronowej w całkowitym i ułamkowym efekcie Aharonowa-Bohma oraz wpływ intencjonalnego zaburzania interferencji kwantowej w pierścieniu w celu odtwarzania lokalnej gęstości stanów na poziomie Fermiego w mikroskopii bramki skanującej dla pierścieni otwartych.

Wtorek, 21 kwietnia 2015 r.,  godzina 13:30

dr Casper Drukier
(Universitaet Frankfurt, Germany)

Non-analytic corrections in Fermi liquids and multi-channel scattering


Landau's Fermi liquid theory has been the main tool for investigatinginteractions in condensed matter systems at low energies for severaldecades. It describes the excitations of the interacting system throughlong-lived quasi-particles which have the same, albeit renormalized,properties as the excitations of the non-interacting system. As such itwould be natural to expect that various quantities such as thesusceptibility and heat capacity follow analytic series in temperature orexternal magnetic field. Recently, however, situations where this does notremain true have attracted much attention. In this talk I will discussthese non-analyticities, which appear due to effective long-rangeinteractions between the quasi-particles, and show that they also appearin quasi-particle properties such as the Lande g-factor, and inexperimentally accessible quantities such as the conductivity andtunnelling density of states. I will also show that they are determinedfully by low-energy scattering processes and discuss how to classifythese. Finally I will discuss a new approach, based on the functionalrenormalization group, to deal with systems where scattering is dominatedby processes in multiple scattering channels. As an illustration of themethod I will consider the so-called X-ray problem.

[1] C. Drukier, P. Lange, and P. Kopietz, Eur. Phys. J. B 88, 41 (2015)
[2] P. Lange, C. Drukier, A. Sharma, and P. Kopietz, ArXiv:1502.06625

Wtorek, 14 kwietnia 2015 r.,  sala 203

dr Agnieszka Wołoś
(Instytut Fizyki PAN)

Mn w izolatorze topologicznym Bi2Se3


Domieszkowanie izolatorów topologicznych metalami przejściowymi zyskało ostatnio sporo zainteresowania ze względu na możliwość (chęć) uzyskania ferromagnetycznego izolatora topologicznego. Ferromagnetyczna odpowiedź trójwymiarowych izolatorów topologicznych domieszkowanych Mn czy Cr została już opisana w literaturze, i typowo nie jest jasne skąd te własności pochodzą. W referacie zostanie przedstawiona problematyka tego zagadnienia oraz wyniki prac nad domieszkowaniem izolatora topologicznego Bi2Se3 manganem. Próbki zostały otrzymane metodą Bridgmana w ITME. Pokazane zostanie, że Mn w Bi2Se3 wbudowuje się węzłowo oraz tworzy wytrącenia w przestrzeniach van der Waalsa. Mn podstawieniowy zachowuje się jak akceptor i występuje w wysokim stanie spinowym S = 5/2, zarówno w próbkach typu n jak i typu p, co teoretycznie może sprzyjać wystąpieniu ferromagnetyzmu typu Zenera (z nośnikami ładunku pośredniczącymi w oddziaływaniach wymiennych). Problemem jest jednak niska rozpuszczalność Mn w równowagowych technikach wzrostu kryształu, co powoduje że ferromagnetyzm w naszym przypadku nie został zaobserwowany.

Wtorek, 31 marca 2015 r.

Prof. Vitalii Dugaev
(Politechnika Rzeszowska)

Optical spin injection in graphene with Rashba spin-orbit interaction


We considered theoretically the efficiency of infrared optical spin injection in a single-layer graphene with Rashba spin-orbit coupling and in-plane magnetic field. The injection rate in the photon frequency range corresponding to the Rashba splitting is shown to be proportional to the ratio of the Zeeman and Rashba splittings. As a result, a large spin polarization can be controllably achieved for experimentally available values of the spin-orbit coupling and in magnetic fields below 10 T, without using ferromagnetic contacts.
We also analyzed a possibility of generation of spin-polarized charge current (photogalvanic effect). An external magnetic field, applied in the graphene plane, plays a crucial role in the mechanism of current generation. We predict highly efficient resonant-like photogalvanic effect in a narrow frequency range which is determined by the magnetic field. A relatively less efficient photogalvanic effect appears in a broader frequency range, determined by the electron concentration and spin-orbit coupling strength.

Wtorek, 17 marca 2015 r.

prof. dr hab. Marek Godlewski
(Instytut Fizyki PAN)

Zielona energia



Wtorek, 3 marca 2015 r.

dr hab. Elżbieta Guziewicz, prof. IF PAN
(Instytut Fizyki PAN)

Wodór w ZnO


Właściwości elektryczne i przyczyna powszechnie obserwowanego wysokiego przewodnictwa typu n tlenku cynku od wielu lat są tematem licznych prac teoretycznych oraz doświadczalnych. Badania teoretyczne oraz wyniki paramagnetycznego rezonansu elektronowego prowadzą do wniosku, że defekty rodzime takie, jak luki tlenowe (VO) czy cynk międzywęzłowy (Zni) nie mogą prowadzić do silnego przewodnictwa elektronowego, ponieważ VO jest głębokim donorem, a energia tworzenia Zni jest stosunkowo wysoka. Wodór, który jest obecny praktycznie we wszystkich procesach wzrostu zarówno cienkich warstw, jak też objętościowych kryształów ZnO, uważa się obecnie za główną domieszkę donorową w tym materiale. Pogląd ten potwierdzają zarówno obliczenia teoretyczne, jak też przeważająca większość wyników doświadczalnych. Jednakże część wyników eksperymentalnych pokazuje obecność tzw. "schowanego wodoru" (ang. hidden hydrogen) niewidocznego w spektroskopii IR i nie dającego wkładu do przewodnictwa typu n.
Na seminarium pokażę, jak w tę dyskusję wpisują się wyniki otrzymane dla cienkich warstw ZnO otrzymanego w technologii ALD w niskich temperaturach (100-200oC). Przy takich warunkach wzrostu obserwujemy niską koncentrację elektronów, której towarzyszy zaskakująco wysoka zawartość wodoru. Na seminarium przedstawię wyniki badań XPS, RBS, SIMS i spektroskopii Ramana wykonane na seriach warstw ZnO-ALD, które wskazują, że przy warunkach wzrostu bogatych w wodór koncentracja elektronów związana jest raczej z obecnością defektów typu VO-H2 czy VO-H niż z samą koncentracją wodoru.

Wtorek, 24 lutego 2015 r.

prof. dr hab. Marek Cieplak
(Instytut Fizyki PAN)

Uwodnione aminokwasy i białka w pobliżu powierzchni ciał stałych


Omowię wyniki badan opisanych w następujacych artykułach:

  1. A. Starzyk and M. Cieplak, Denaturation of proteins near polar surfaces, J. Chem. Phys. 135: 235103 (2011)
  2. G. Nawrocki and M. Cieplak, Amino acids and proteins at ZnO-water interfaces in molecular dynamics simulations, Phys. Chem. Chem. Phys. 15:13628-13636 (2013)
  3. G. Nawrocki and M. Cieplak, Interactions of aqueous amino acids and proteins with the (110) surface of ZnS in molecular dynamics simulations, J. Chem. Phys. 140: 095101 (2014)
  4. G. Nawrocki and M. Cieplak, Aqueous Amino Acids and Proteins Near the Surface of Gold in Hydrophilic and Hydrophobic Force Fields, J. Phys. Chem. C 118, 12929-12943 (2014)
  5. M. Cieplak, D. B. Allen, R. L. Leheny, and D. H. Reich, Proteins at air-water interfaces: a coarse-grained approach, Langmuir 30:12888-96 (2014)

Wtorek, 17 lutego 2015 r.,  godzina 13:30

dr Katarzyna Roszak
(IF Politechnika Wrocławska)

Non-Markovian noise at the Fermi edge singularity in quantum dots


We study the tunneling through a quantum dot coupled to two leads in the situation when the Fermi energy of the emitter lead is similar to the energy level(s) of the quantum dot. The scattering of the emitter lead electrons on an electron inside the dot leads to singular behavior of the current through the quantum dot at resonance and power-law dependence of the current away from resonance (the Fermi edge singularity [1, 2]). As shown in recent experiments [3, 4], noise at such a Fermi edge singularity displays characteristic behavior which cannot be accounted for by Markovian theory.

We have found that the inclusion of non-Markovian effects [5] allows us to account for all of the qualitative features of the noise [6]. In the case of a single level quantum dot, reproducing the current is not sufficient to get quantitative agreement between theory and experiment for the noise; the energy dependence of the noise must be taken into account to acquire a proper fit. This ambiguity is lifted when magnetic field is applied in the experimental setup [4]. Then the two Zeeman split levels in the quantum dot both display Fermi edge singularities and reproducing the energy dependence of the current fixes all the fitting parameters. Nonetheless, the non-Markovian theory for the noise leads to quantitative agreement with experimental data in this case.

[1] G. D. Mahan, Phys. Rev. 163, 612 (1967).
[2] D. A. Abanin and L. S. Levitov, Phys. Rev. Lett. 94, 186803 (2005).
[3] N. Marie, F. Hohls, T. Lüdtke, K. Pierz, and R. J. Haug, Phys. Rev. B 75, 233304 (2007).
[4] N. Ubbelohde, F. Hohls, N. Marie, and R. J. Haug, Bidirectional tunneling at a Fermi-edge singularity, unpublished (2010).
[5] C. Flindt, T. Novotný, A. Braggio, and A.-P. Jauho, Phys. Rev. B 82, 155407 (2010).
[6] N. Ubbelohde, K. Roszak F. Hohls, N. Marie, R. J. Haug, and T. Novotný, Sci. Rep. 2, 374 (2012).

Wtorek, 20 stycznia 2015 r.

dr Jacek Szczytko
(Instytut Fizyki Doświadczalnej, Wydział Fizyki UW)

Częstość plazmowa, namagnesowanie i właściwości magnetooptyczne magnetycznych nanostruktur metalicznych


Zbadano właściwości optyczne materiału kompozytowego bazującego na nanocząstkach magnetycznych umieszczonych w dielektryku. Opis teoretyczny za pomocą efektywnego tensora dielektrycznego pozwolić na wyznaczenie częstości plazmowej i namagnesowania pojedynczych nanocząstek. Z kolei modelowanie Monte Carlo namagnesowania układu kubicznych nanocząstek magnetycznych pozwoliło zbadać wpływ anizotropii krystalicznej i oddziaływań dipolowych na własności magnetyczne kompozytu. Badania te pozwalają lepiej zrozumieć i przewidzieć własności magnetyczne i optyczne nanocząstek wprowadzonych do układów biologicznych w diagnostyce i terapii.

Wtorek, 13 stycznia 2015 r.

prof. dr hab. Marek Cieplak
(Instytut Fizyki PAN)

Krajobrazy energetyczne białek w modelach sieciowych


Przedstawię wyniki numerycznie ścisłych badań krajobrazu energetycznego i dynamiki 12-monomerowego łańcucha na sieci kwadratowej. Energia tego łańcucha zdefiniowana jest przez oddziaływania kontaktowe. Ten prosty model wykazuje zachowanie, które nie jest zgodne ze standardowymi wyobrażeniami dotyczącymi właściwości białek.

Wtorek, 16 grudnia 2014 r.

dr Filip Krzyżewski
(Instytut Fizyki PAN)

Zastosowanie metody kinetycznego Monte Carlo do modelowania powierzchni kryształów o strukturze wurcytu podczas wzrostu i wytrawiania


Podczas seminarium omówię numeryczny model wzrostu kryształów o strukturze wurcytu. Badane kryształy zbudowane są z dwóch rodzajów atomów i zastosowany model daje możliwość pełnej kontroli każdego ze składników. Przedstawię możliwości jakie dają takie symulacje i zaprezentuję struktury i zjawiska powierzchniowe zaobserwowane dla analizowanych kryształów półprzewodnikowych. W zależności od energetycznej struktury powierzchni, temperatury i szybkości wzrostu, na skośnych powierzchniach krystalicznych, powstają meandry, wielostopnie i wyspy. Zaprezentuję wykres fazowy dla takich struktur. Przedstawię również porównanie wyników numerycznych z doświadczalnymi.

Wtorek, 2 grudnia 2014 r.

prof. dr hab. Tomasz Story
(Instytut Fizyki PAN)

Nowe materiały termoelektryczne


Poszukiwania nowych materiałów termoelektrycznych są ściśle związane z ważną ideą wytwarzania elektryczności przy wykorzystaniu energii dotychczas traconej, np. ciepła wydzielanego przy pracy silników spalinowych. Rozważa się skalę globalnych oszczędności energii na poziomie 10%. Jednakże ekspansja przyrządów termoelektrycznych od zastosowań specjalistycznych (mini chłodziarki, generatory dla satelitów, autonomiczne źródła elektryczności) do wykorzystania powszechnego w termoelektrycznych generatorach prądu i lodówkach Peltiera wymaga opracowania nowych materiałów termoelektrycznych, charakteryzujących się odpowiednio wysokim parametrem skuteczności przetwarzania energii ZT≥3. Materiały te powinny jednocześnie spełniać rygorystyczne kryteria ekonomiczne (dostępność pierwiastków, cena) i wymagania ochrony środowiska. W poszukiwaniu nowych materiałów rozważane są zarówno zupełnie nowe pomysły fizyczne jak i wykorzystanie znanych termoelektryków w ich nowej, nanokrystalicznej formie. W takich masywnych nanokompozytach termoelektrycznych można praktycznie zrealizować kluczową koncepcję nowego termoelektryka - elektronowego kryształu i fononowego szkła. Podstawowe znaczenie ma wytworzenie w materiale modulowanej nanostruktury krystalicznej, chemicznej lub elektronowej aby zmniejszyć przewodnictwo cieplne zachowując wysokie przewodnictwo elektryczne. Ostatnie osiągnięcia w dziedzinie termoelektryczności oraz różnorodne koncepcje nowych termoelektryków będą omówione na przykładzie półprzewodników rodziny IV-VI: (Pb,Mn)Te i (Pb,Cd)Te. Materiały te i zbudowane z nich przetworniki termoelektryczne są wytwarzane w IF PAN w ramach projektu MIME (POIG.01.01.02-00-108/09).

Wtorek, 25 listopada 2014 r.

Prof. Arkadiusz Mandowski
(Akademia Jana Długosza w Częstochowie)

W poszukiwaniu defektów doskonałych, czyli kilka problemów dozymetrii luminescencyjnej


Możliwość określania dawki promieniowania jonizującego na podstawie pomiaru luminescencji dostrzeżono już kilkadziesiąt lat temu. Do pomiarów dozymetrycznych wykorzystuje się przede wszystkim zjawiska termoluminescencji (TL) i optycznie stymulowanej luminescencji (OSL). Szczególnie cenną właściwością tych metod jest możliwość określenia dawki pochłoniętego promieniowania nawet w bardzo dżugiej skali czasu (rzędu tysięcy lat), co daje możliwość zastosowań także do datowania obiektów geologicznych i archeologicznych. Dozymetria termoluminescencyjna (TLD) jest obecnie jedną z najbardziej popularnych i najbardziej wiarygodnych technik dozymetrycznych. Niemniej te, z pozoru proste zjawiska fizyczne, wciąż nastręczają wiele problemów interpretacyjnych. Żaden prosty model nie jest w stanie w pełni opisać odpowiedzi luminescencyjnej detektorów TLD. Nawet proste eksperymenty ujawniają wiele anomalii.
Mechanizm powstawania TL i OSL jest wciąż zagadką.

Wtorek, 4 listopada 2014 r.

mgr Aloyzas Siusys
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetic core-shell (Ga,Mn)As nanowires


After almost two decades of extensive research activity focused on (Ga,Mn)As dilute ferromagnetic semiconductor, there are still some areas of investigations of this material which are open for further research [1-3]. One of them is the fabrication and study of low dimensional structures (or nano-structures following the modern nomenclature) based on (Ga,Mn)As. Usually in the "nanoworld" the objects are fabricated following one of the two different approaches: a top-down - which is based on application of subtle nano-litographical procedures (typically a combination of e-beam litography and optical lithography), or a bottom-up approach involving elaborate procedures of epitaxial growth. The latter is extremely difficult to apply for (Ga,Mn)As, due to the specific conditions necessary to crystallize this ternary alloy with the Mn content high enough to provide the ferromagnetic phase transition (above 1 at.% of Mn). I will show how it is possible to get around this limitation; i.e. how the self-assembled one dimensional structures based on (Ga,Mn)As can be obtained by a bottom-up approach. I will focus mainly on the 1-D case, i.e. I will present the fabrication methods and selected properties of 1-dimensional-like nanostructures (nanowires) comprising (Ga,Mn)As. In particular I will show how it is possible to obtain (Ga,Mn)As in a wurtzite phase, impossible to obtain neither in 2D (very thin films) nor quasi-3-D (thick epitaxial layers) geometries; and how the properties of wurtzite (Ga,Mn)As differ from those of this compound occurring in its "native" zinc-blende phase [4].

  1. T. Dietl, H. Ohno, Rev. Mod. Phys. 86, 187 (2014)
  2. H. Ohno, et. al. Appl. Phys. Lett. 69, 363 (1996)
  3. . Dietl, Nature Mat. 9, 965 (2010)
  4. A. Siusys, J. Sadowski, M. Sawicki, S. Kret, T. Wojciechowski, K. Gas, W. Szuszkiewicz, A. Kaminska, and T. Story, Nano Lett. 14, 4263 (2014)

Wtorek, 28 października 2014 r.

dr Karolina D. Pągowska
(Instytut Technologii Elektronowej)

Akcelerator cząstek w badaniach ciała stałego (RBS i RBS\c) i implantacji jonów


Metoda RBS jest powszechnie stosowana na świecie do badania zjawisk zachodzących w warstwach powierzchniowych ciała stałego. Mimo, że podstawy RBS oraz kanałowania jonów (RBS/c) są znane od wielu dziesięcioleci metodyka pomiarów jest wciąż udoskonalana oraz dostosowywana do konkretnych celów badawczych. W metodzie RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) wykorzystuje się zjawisko rozproszenia wstecz, zachodzące podczas oddziaływania strumienia monoenergetycznych jonów z materiałem badanej próbki. Na ogół wykorzystuje się wiązkę lekkich jonów (deuterony, cząstki α) o energii w zakresie (1 - 10) MeV. Energie z tego zakresu dają stosunkowo niewielkie zasięgi cząstek padających, co powoduje, że metoda znajduje zastosowanie do analizy warstw o grubości do kilkunastu μm. Jednym z najistotniejszych zagadnień jest umiejętność prawidłowej analizy danych doświadczalnych to znaczy otrzymanych z pomiaru widm energetycznych rozproszonych cząstek. Metoda RBS jest szeroko stosowana do: analizy chemicznej (składu chemicznego badanego materiału), grubości cienkich warstw oraz rozkładów głębokościowych pierwiastków. Umożliwia także badanie struktury krystalicznej badanej tarczy, dzięki wykorzystaniu zjawiska kanałowania jonów. Zjawisko to występuje podczas oddziaływania wiązki cząstek o niewielkiej rozbieżności kątowej (poniżej 0.17º) z monokryształem zorientowanym tak, aby jedna z jego niskowskaźnikowych osi krystalograficznych pokrywała się z kierunkiem wiązki. Obecność sieci krystalicznej istotnie wpływa na charakter ruchu jonów w badanym materiale. Zjawisko kanałowania jonów wykorzystuje się do wyznaczania: stopnia doskonałości krystalograficznej monokryształów i warstw epitaksjalnych, rozkładów głębokościowych defektów struktury krystalicznej oraz położeń atomów domieszki w strukturze krystalicznej. Do jej zalet należą następujące własności: jest to metoda nieniszcząca (dla większości materiałów) a czas pojedynczego pomiaru jest stosunkowo krótki.

Wtorek, 14 października 2014 r.

dr Małgorzata Wierzbowska
(Instytut Fizyki PAN)

Funkcje Wannier - teoria i zastosowania


Funkcje Wannier, zapostulowane w 1937 roku dla odseparowanych pasm domieszkowych, zostały uogólnione w 1997 roku dla wszystkich struktur elektronicznych. W roku 2007 udostępniono program wannier90, którego zastosowania obejmują między innymi:

  • lokalizację elektronów i dziur,
  • dokładne odwzorowanie pasm izolatorów topologicznych,
  • interpolację elementów macierzy dynamicznej (fonony i sprzężenie elektron-fonon),
  • transport balistyczny (krzywe prądowo-napięciowe),
  • parametry termoelektryczne,
  • anomalny lub spinowy efekt Hall'a i magnetyzację orbitalną.
Przedstawię równania i własne przykłady dla każdego z powyższych przypadków.

Wtorek, 3 czerwca 2014 r.

dr Piotr Deuar
(Instytut Fizyki PAN)

Jedno i dwu-wymiarowe gazy kwantowe


Znaczna część współczesnych badań w dziedzinie ultrazimnych gazów zajmuje się układami o zredukowanym wymiarze. Takie układy osiąga się poprzez bardzo mocne ściśnięcie pułapki dla gazu atomowego, do takiego stopnia aby dostępny był tylko stan podstawowy ruchu w wąskich wymiarach. Powoduje to, że układ może być z dużą dokładnością opisany poprzez efektywnie jedno- lub dwu-wymiarowe teorie. Omówię kilka charakterystycznych stanów takich układów i jak zostały zrealizowane eksperymentalnie (jednowymiarowy kondensat, kwazikondensat gdzie jedynie fluktuacje fazy są istotne, dwu-wymiarowy gaz i przejście Kosterlitza-Thoulessa), oraz wspomnę o badaniach prowadzonych w IF PAN oraz CFT PAN dotyczących koegzystencji termicznychsolitonów i fononów w jedno-wymiarowym gazie.

Wtorek, 27 maja 2014 r.

Prof. Bertrand Reulet
(Institut Transdisciplinaire d'Information Quantique Département de Physique, Université de Sherbrooke)

The quantum light bulb - how to generate a quantum electromagnetic field with a normal conductor


Electrons in conductors have a disordered motion which cause random fluctuations of the electrical current, a phenomenon commonly referred to as "noise". In classical physics, the variance of these fluctuations is simply proportional to the temperature. In a tiny device placed at very low temperature, electrons can no longer be considered as classical particles: quantum mechanics dictates their behavior. We will describe very recent experiments that highlight how such a quantum current may generate a quantum electromagnetic field. In particular, we will demonstrate the existence of squeezing (i.e., the ability to shrink fluctuations below that of vacuum) and emission of pairs of entangled photons, a key property for the use of light for quantum information science.

Wtorek, 20 maja 2014 r.

mgr Marta Sobańska
(Instytut Fizyki PAN)

Spontaniczne zarodkowanie i wzrost nanodrutów GaN techniką PAMBE


Omówię wpływ struktury warstwy buforowej na właściwości nanodrutów GaN wzrastanych techniką epitaksji z wiązek molekularnych z plazmowym źródłem azotu (PAMBE) bez użycia katalizatora. Przedstawię wyniki SEM, TEM i XRD wskazujęce, że na podłożach krzemowych, niezależnie od ich orientacji krystalograficznej, nanodruty GaN rosną zawsze prostopadle do powierzchni podłoża. Zachowanie takie, odmienne od obserwowanego dla drutów wzrastanych w modzie VLS, zostanie wyjaśnione w oparciu o model samoistnej nukleacji GaN na powierzchni amorficznego bufora. Pokażę również, że ułożenie nanodrutów w płaszczyźnie podłoża zależy od stopnia amorfizacji warstwy buforowej. Następnie wykażę, że kontrolując mikrostrukturę podłoża możliwy jest samo-indukowany wzrost nanodrutów GaN na podłożu szafirowym, choć standardowo wykorzystuje się w tym celu metody znacznie mniej efektywne, jak wzrost przy użyciu katalizatora lub też bufory z AlN. W ostatniej części przedstawię wzrost nanodrutów GaN na cienkim buforze metalicznym, co otwiera nowe możliwości wykorzystania nanodrutów w przyrządach półprzewodnikowych.

Wtorek, 13 maja 2014 r.

dr hab. Cezary Śliwa
(Instytut Fizyki PAN)

Dwa podejścia do namagnesowania orbitalnego w (Ga,Mn)As


Namagnesowanie nośników jest wielkością dostępną zarówno technikom magnetometrycznym (SQUID) jak i magnetooptycznym (XMCD). Metody teoretyczne stosowane współcześnie do opisu namagnesowania orbitalnego, posługujące się językiem geometrycznych własności struktury pasmowej, są blisko związane z tymi stosowanymi do opisu anomalnego efektu Halla - jednego z najbardziej znaczących efektów występujących w materiałach magnetycznych. Porównane zostaną dwie metody obliczenia namagnesowania nośników, w tym części orbitalnej: klasyczna, oparta na kwantowaniu Landaua hamiltonianu k.p, oraz metoda "współczesna", aspirująca do metody ab initio. Przedstawiona zostanie propozycja metody hybrydowej, stanowiącej kompromis łączący wiele zalet obu metod.

Wtorek, 6 maja 2014 r.

dr Izabela Kuryliszyn-Kudelska
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetyczne półprzewodnikowe nanokryształy tlenkowe - otrzymywanie i badanie własności fizycznych


W ostatnich latach zaobserwowano ogromne zainteresowanie magnetycznymi materiałami nanoskopowymi. Specyficzne własności magnetyczne, optyczne oraz elektryczne nanomagnetycznych materiałów sprawiają, że maja one wiele zastosowań. Na uwagę zasługują zwłaszcza nanomateriały wykazujące własnosci superparamagnetyczne, mogące znaleźć zastosowanie np. do otrzymywania wydajnych magnesów trwałych, miękkich materiałów magnetycznych o obniżonych stratach energii, magnetycznych mikrosensorów, a także posiadają wiele zastosowań m. in. w diagnostyce medycznej. W niniejszym referacie omówione zostaną badania magnetycznych półprzewodnikowych nanokryształów opartych o związki tlenkowe. Proponowane przez nas badania dały możliwość przetestowania wpływu rozmiarowości na własności magnetyczne półprzewodników tlenkowych II-VI:TM (Mn, Co, Fe). Przedstawione zostaną wyniki badań magnetycznych (podatności magnetycznej AC w funkcji częstotliwości oraz temperatury i namagnesowania DC w zakresie do 9 T) nanoskopowych próbek ZnO(Fe, Mn, Co), ZrO2 (Fe, Mn). W przypadku próbek wykazujących zachowanie typu superparamagnetcznego kluczowymi były pomiary dynamicznych własności magnetycznych. Przeprowadzona została szeroko zakrojona charakteryzacja (XRD, μ-Raman, SEM, TEM, XPS, ICP-AES, FMR, spektroskopia Mössbauera). Próbki zostały przygotowane metodami syntezy chemicznej. Metody te są od lat z powodzeniem wykorzystywane do syntezy tlenkowych nanoproszków.

Wtorek, 15 kwietnia 2014 r.

dr Sylvain Petit
(Laboratoire Léon Brillouin, CEA Saclay, 91190 Gif sur Yvette, France)

Neutron scattering: a tool for studying condensed matter


Condensed matter physics has invaded our everyday life. It regularly provides new mechanisms that can be used to develop novel technologies, as well as fundamental concepts which enrich the human scientific knowledge. Amongst major current issues are, for instance the coupling of the magnetic degrees of freedom (spin, orbit) with others, like the charge or the lattice, in potential multifunctional materials. In these fields, the relevance of neutron scattering techniques does not have to be demonstrated anymore. This versatile microscopic probe has accompanied all the discoveries and emerging fields of research, like the studies of magnetic monopoles, high Tc superconductivity, or multiferroism. The technique is also revived by upcoming changes which will impact European neutron research with the announced closure (within 20 years) of most of the research neutron reactors, and the construction of the new European spallation source ESS in Lund (Sweden).

This lecture is a review of the basics of neutron scattering, especially focusing on magnetic diffraction, polarized neutrons, and inelastic scattering. To complement this content, several highlighted examples of nowadays research will be developed, especially in the study of thin films.

Wtorek, 1 kwietnia 2014 r.

dr Tomasz Sowiński
(Instytutu Fizyki PAN)

Sieci optyczne jako dedykowane symulatory kwantowe dla fizyki materii skondensowanej


Metody doświadczalne współczesnej inżynierii kwantowej umożliwiają kontrolowanie pojedynczych atomów (zarówno bozonów jak i fermionów) umieszczonych w tzw. sieciach optycznych - specjalnie wytwarzanych wiązek światła laserowego tworzących periodyczny potencjał. Doświadczenia te są na tyle precyzyjne, że pozwalają zarówno bardzo dokładnie mierzyć różne własności tych atomów jak i sterować ich dynamiką. To sprawia, że szeroko rozumiane pojęcie sieci optycznej staje się nie tylko doskonałym narzędziem optyki kwantowej, ale również może stanowić milowy krok w zrozumieniu własności różnych materiałów, z którymi zmaga się fizyka ciała stałego od ponad 50 lat. Jest to bezpośrednio związane z faktem, że w odróżnieniu od sieci krystalicznej ciała stałego w przypadku sieci optycznej można doświadczalnie kontrolować i zmieniać w dowolny niemalże sposób różne jej parametry takie jak głębokość i kształt sieci czy odstęp pomiędzy jej węzłami. Można również kontrolować zasięg i rodzaj oddziaływań pomiędzy atomami. Dzięki temu jest możliwe badanie różnych własności układu przy zmianie różnych jego parametrów. Obecnie staje się możliwe przygotowanie doświadczeń tak, aby układy były niemalże idealną realizacją doświadczalną różnych rozszerzonych wariantów modelu Hubbarda. Tym sposobem sieci optyczne stają się niczym innym jak dedykowanymi symulatorami kwantowymi dla teoretycznych modeli dobrze znanych w fizyce materii skondensowanej.

Wtorek, 25 marca 2014 r.

dr Łukasz Cywiński
(Instytutu Fizyki PAN)

Kubit jako spektrometr lokalnego szumu w nanostrukturze


Koherentnie kontrolowane układy dwupoziomowe (n.p. spiny 1/2 zlokalizowane w materiale półprzewodnikowym) mogą być w (prawdopodobnie odległej) przyszłości wykorzystane do budowy komputerow kwantowych. Istnieje jednak o wiele bardziej realistyczne zastosowanie uzyskanej dużym nakładem pracy możliwości inicjalizacji, kontroli, i odczytu pojedynczych kubitów. Oddziaływanie z otoczeniem powoduje dekoherencję kwantowych stanów kubitów, ale zamiast traktować je jako przeszkodę na drodze do zbudowania komputera kwantowego, można wykorzystać jego istnienie do przeprowadzenia ciekawych badań podstawowych (mających potencjalne zastosowania, o których opowiem). Z pomiaru czasowej zależności zaniku koherencji kubitu można dowiedzieć się wiele o jego otoczeniu. Postaram się opisać, jak poprzez sekwencję odpowiednich operacji na kubicie można dokonać spektroskopii szumu środowiskowego, tzn. odtworzyć gęstość spektralną szumu lokalnie zaburzającego kubit. Podam również przykłady doświadczalnych demonstracji takich technik charakteryzowania dynamiki otoczenia kubitu.

Wtorek, 18 marca 2014 r.,  godzina 13:30

dr hab. Paweł Bilski
(Instytutu Fizyki Jądrowej im. H. Niewodniczałskiego w Krakowie)

Pomiary promieniowania kosmicznego na orbicie Ziemi przy użyciu detektorów termoluminescencyjnych


Promieniowanie kosmiczne, mogące powodować szkodliwe skutki dla życia i zdrowia astronautów, jest istotnym problemem w kosmicznych lotach załogowych. Pole promieniowania kosmicznego ma skomplikowany charakter i brak jest jeszcze pełnej i pewnej wiedzy na temat narażenia radiacyjnego astronautów. Może to utrudnić lub wręcz uniemożliwić pewne formy aktywności człowieka w kosmosie.
Jedną z metod stosowanych w pomiarach dawek promieniowania kosmicznego są detektory termoluminescencyjne.Opracowywanie takich detektorów, badanie ich własności oraz ich różnorakie, czśsto nietypowe, zastosowania są od wielu lat specjalnością Zakładu Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii IFJ PAN w Krakowie. Z tego powodu uczestniczymy także w pomiarach promieniowania na orbicie Ziemi.
W ramach prezentacji przestawiona zostanie krótka charakterystyka promieniowania kosmicznego, z punktu widzenia zagrożenia radiacyjnego, oraz omówiony zostanie przebieg i wyniki eksperymentów mających na celu pomiar dawki na orbicie Ziemi realizowanych przez IFJ PAN w ostatnich latach.

Wtorek, 11 marca 2014 r.

dr Michał M. Godlewski
(Katedra Nauk Fizjologicznych i Weterynaryjne Centrum Badawcze, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, SGGW w Warszawie)

Mechanizm wchłaniania i transportu wewnątrzkomórkowego nanokryształów domieszkowanych metalami ziem rzadkich


Przedmiotem wykład będzie biokompatybilność i jelitowe wchłanianie nowej generacji nanokryształów domieszkowanych metalami ziem rzadkich. Nanokryształy ZrO2:Pr:Y2O3 ulegają szybkiej absorpcji przez nabłonek dwunastnicy i szybkiemu procesowi dystrybucji do większości organów organizmu. Nieznany pozostawał jednak mechanizm ich wchłaniania i transportu przez enterocyty do krwi oraz mechanizm późniejszego ich przenikania z naczyń krwionośnych do tkanek. Skupiska nanokryształów, które obserwowano w enterocytach po 3 i 24 h po IG sugerowały obecność specyficznego systemu transportu wewnątrzkomórkowego odpowiedzialnego za ich przemieszczanie. Porównana zostanie dynamika wchłaniania i dystrybucji dwóch typów nanokryształów: stworzonych metodą hydrotermalną w IF PAN i ich komercyjnych odpowiedników. Omówiona zostanie też rola tubuliny w ich transporcie w organizmie dorosłej myszy Balb-c (n=24). Typy nanocząstek "hydrotermalnych" różniły się kształtem: ZrO2:Pr:Y2O3 były sferyczne podczas gdy Eu:Y2O3 podłużne, natomiast ich średnie objętości i rozmiary pozostały porównywalne. Zaobserwowano podobieństwa w dynamice wchłaniania, dystrybucji oraz redystrybucji obu nanokryształów "hydrotermalnych", oraz różnice między nimi, a dużo większymi nanocząsteczkami "komercyjnymi". Na podstawie tych badań wyciągnięto wniosek, że to rozmiar, a nie kształt mają decydujące znaczenie w persorpcji nanokryształów. Ponadto zaobserwowano zwiększenie ekspresji MAP I-lc3 kolokalizujące w czasie i przestrzeni z wychwytem nanokryształów przez enterocyty. MAP I-lc3 jest jednym z kluczowych białek zaangażowanych w tworzenie i stabilizację błony pęcherzyków transportowych związanych z mikrotubulami. Jest też charakterystycznym markerem pęcherzyków transportowych transportujących organelle podczas makro-autofagii oraz endo- i transcytozy biologicznie aktywnych molekuł przez wierzchołkowy system kanalików (ACS). W dalszej części prezentacji omówiona zostanie dynamika i specyfika domózgowego transportu nanokryształów.

Wtorek, 4 lutego 2014 r.

dr Anna Wolska
(Instytut Fizyki PAN)

Absorpcja promieniowania synchrotronowego jako unikatowe narzędzie do badania lokalnej struktury materiałów


Promieniowanie synchrotronowe dzięki swoim właściwościom, takim jak wysoka intensywność i kolimacja, stało się uniwersalnym narzędziem w dziedzinie nauki i techniki. Szeroko wykorzystuje się je do badań różnego rodzaju materiałów, od półprzewodnikowych po biologiczne. Jedną z technik synchrotronowych jest absorpcja promieniowania rentgenowskiego. Lokalność i selektywność tej metody daje wyjątkową możliwość określenia jak wiąże się badany pierwiastek w danym materiale. Technika ta może być stosowana zarówno dla związków krystalicznych jak i amorficznych. Podczas wykładu przedstawione zostaną przykłady analizy widm absorpcyjnych pokazujące możliwości i użyteczność tej techniki w badaniach materiałów półprzewodnikowych jak również kompleksów metalo-organicznych.

Wtorek, 28 stycznia 2014 r.

dr Ewelina M. Hankiewicz
(Institute of Theoretical Physics, Würzburg, Germany)

Transport i niekonwencjonalne nadprzewodnictwo w topologicznych izolatorach


Topologiczne izolatory (TI) mają przerwę energetyczną, która oddziela pasma obsadzone od pasm nieobsadzonych podobnie jak w zwykłych izolatorach. Jednak jednowymiarowe helikalne stany brzegowe (dla 2D TI) lub powierzchniowe (dla 3D TI) mają szczególny charakter i są chronione przez symetrię odwrócenia czasu [1,2].

To seminarium będzie poświęcone właściwościom transportowym topologicznych izolatorów, gdy energia Fermiego jest na poziomie helikalnych jednowymiarowych stanów krawędziowych (w 2D TI) albo dirakowskich dwuwymiarowych powierzchni gdzie spin podąża za pądem. W szczególności będę dyskutować jak stany krawędziowe zachowują się na granicy z metalem i jak mogą być mierzone za pomocą odpowiedzi elektrycznej [3]. Następnie będę dyskutować przejście między topologicznym izolatorem i kwantowym efektem Halla w polach magnetycznych [4].

Ponadto pokażę, że helikalność stanów krawędziowych prowadzi do nowych zjawisk, gdy topologiczny izolator jest w bliskości z nadprzewodnikiem (N). Jako przykład omówię przestrzenną separację między tunelowaniem elektronów i dziur w złączu 2D TI / N /2D TI [5] i nadprzewodzące zjawisko tunelowania Kleina w 3D TI [2,6].

[1] M. Z. Hasan and C. L. Kane Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
[2] G. Tkachov and E. M. Hankiewicz, topical review in Phys. Status Solidi B 250, 215 (2013).
[3] C. Brüne, A. Roth, H. Buhmann, E. M. Hankiewicz, L. W. Molenkamp, J. Maciejko, X.-L. Qi and S.-C. Zhang, Nature Physics 8, 486 (2012).
[4] G. Tkachov and E. M. Hankiewicz Phys. Rev. Lett. 104, 166803 (2010).
[5] R. W. Reinthaler, P. Recher, and E. M. Hankiewicz, Phys. Rev. Lett. 110, 226802 (2013).
[6] G. Tkachov and E. M. Hankiewicz Phys. Rev. B 88, 075401 (2013).

Wtorek, 21 stycznia 2014 r.,  godzina 13:30

mgr Grzegorz Nawrocki
(Instytut Fizyki PAN)

Białka przy powierzchniach ciał stałych: ZnO, ZnS, Au


Perspektywa projektowania białek specyficznie wiążcych się do powierzchniciał stałych, a do tego nie tracących właściwości biologicznych, rozbudzawyobraźnię wielu nakowców. Pomimo tego, szczegółowy mechanizm adsorpcjiwciąż pozostaje w dużej mierze niewyjaśniony.

Seminarium będzie zawierać krótki wstęp poświęcony białkom - jak sązbudowane i jakie funkcje pełnią w żywych organizmach. Zostanieprzedstawione na czym polegają symulacje dynamiki molekularnej oraz jakiesa ich możliwości i ograniczenia. Pozostała część prezentacji przeznaczonajest na omówienie wyników symulacji białek przy powierzchniach kryształówo zastosowaniach biosensorycznych - ZnO, ZnS oraz Au.

Wtorek, 14 stycznia 2014 r.

dr hab. Henryk Grzegorz Teisseyre
(Instytut Fizyki PAN)

Wzrost studni kwantowych ZnO/ZnMgO na podłożach szafirowych o orientacji a metodą PAMBE


Szafir jest jednym z najbardziej popularnych podłoży wykorzystywanych do wzrostu struktur kwantowych, zarówno szeroko-przerwowych azotków jak i tlenków. Jednym z celów seminarium jest pokazanie różnic między wzrostem tlenku cynku metodą MBE na podłożach o orientacji c i a. Pokaże też przykładowe wyniki dla różnych typów studni kwantowych ZnO/ZnMgO.
Zostaną także omówione pomiary wielostudni ZnO/ZnMgO otrzymane niedawno metodami spektroskopii wysokociśnieniowej oraz obserwowany w tych eksperymentach indukowany ciśnieniem wzrost pola piezoelektrycznego.
Pokrótce omówię również aktualny stan wiedzy dotyczący wbudowanych pól elektrycznych pochodzących od polaryzacji spontanicznej i piezoelektrycznej w ZnO i ZnMgO, oraz zgodność otrzymanych wyników eksperymentalnych z teorią.1
W podsumowaniu zostaną przedstawione perspektywy najbliższych badań.

[1] K.Shimada et al. Phys. Rev. B 88, 075203 (2013)

Wtorek, 7 stycznia 2014 r.

prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki
(Instytut Fizyki PAN)

Model rezerwuaru dla gazu elektronów 2D w warunkach Kwantowego Efektu Halla



Wtorek, 17 grudnia 2013 r.,  godzina 13:30

Mr James Taylor
(Durham University, UK)

Temperature dependence of magnetoresistance in GaMnAs around the critical point



Wtorek, 3 grudnia 2013 r.

Rebekka Pfeuffer
(Julius-Maximilians-Universitat Warzburg)

Morphology optimization of ZnSe nanowires for optical and transport measurements

Steffen Schreyeck
(Julius-Maximilians-Universitat Warzburg)

MBE growth of V_2VI_3 topological insulators



Wtorek, 26 listopada 2013 r.

prof. nzw. dr hab. Jerzy Wróbel
(Instytut Fizyki PAN)

Szum śrutowy w kontaktach punktowych CdTe/CdMgTe


Nierównowagowe fluktuacje prądu, zwane szumem śrutowym, pojawiają się wurządzeniach elektronicznych z powodu stochastycznej natury współczynnikatransmisji źródło-dren. Mimo złej sławy jaką się cieszą wśródeksperymentatorów, mogą dostarczyć unikalnych informacji o statystycenośników prądu, ich wzajemnych korelacjach, ładunku elektrycznymkwazi-cząstek itd. W seminarium omówię metody pomiaru szumu śrutowego(Schottky'ego) w nanostrukturach oraz przedstawię wyniki spektroskopiiszumowej uzyskane ostatnio dla kontaktów punktowych CdTe, w obszarze tzw."anomalnego przewodnictwa".

Wtorek, 19 listopada 2013 r.

mgr Sylwia Gierałtowska
(Instytut Fizyki PAN)

Charakteryzacja tlenków o wysokiej stałej dielektrycznej otrzymywanych techniką osadzania warstw atomowych (ALD)


Tlenki o wysokiej stałej dielektrycznej (ang. high-k oxides) łączące w sobie pożądane parametry optyczne, elektryczne i strukturalne mogą być zastosowane nie tylko jako izolatory w urządzeniach elektronicznych, ale także jako materiały o zmiennej oporności w pamięciach półprzewodnikowych, jako powłoki optyczne o różnych współczynnikach załamania w laserach i mikroskopach, a także jako aktywne warstwy konwerterujące światło w strukturach fotowoltaicznych. Badane materiały dielektryczne: dwutlenek hafnu (HfO2), tlenek glinu (Al2O3) oraz dwutlenek cyrkonu (ZrO2), dwutlenek tytanu (TiO2), a także ich warstwy kompozytowe zostały wytworzone za pomocą metody osadzania warstw atomowych (ang. Atomic Layer Deposition, ALD) z wykorzystaniem dostąpnych parametrów sterowania procesem wzrostu (temperatura wzrostu, pulsy prekursorów, ilości cykli). Użycie tej technologii jest istotne dla zapewnienia niskich temperatur wzrostu dielektryków (poniżej 300°C), jak również jednorodnego i kontrolowanego pokrycia powierzchni w skali nanometrowej. Poprzez modyfikację parametrów osadzania warstw tlenkowych można uzyskać warstwy o odmiennych właściwościach np.: o różnej jakości krystalicznej (z różnymi rozmiarami ziaren), a tym samym o odmiennej oporności elektrycznej. Badania własności elektrycznych zostały przeprowadzone poprzez pomiar i analizę parametrów przyrządów testowych typu metal-tlenek-półprzewodnik (MOS). Otrzymane warstwy tlenkowe i struktury testowe zostały opisane za pomocą szeregu parametrów: optycznych (przerwa energetyczna, współczynnik załamania), elektrycznych (stała dielektryczna, charakterystyki C(V), I(V), ładunek efektywny) oraz strukturalnych (struktura krystaliczna, chropowatość powierzchni). Kompleksowa charakteryzacja ma fundamentalne znaczenie dla późniejszych zastosowań, ponieważ wybrane właściwości danego materiału "high-k" lub ich niewielka zmiana mogą ograniczać wykorzystanie tego materiału w danej klasie przyrządów, ale być jednocześnie wymagane dla innych aplikacji.

Wtorek, 1 października 2013 r.

Dr. Vesselin Tonchev, Assoc. Prof.
(Institute of Physical Chemistry Bulgarian Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria)

Self-similarity of Step Bunching (SB) phenomena on vicinal crystal surfaces


In this talk a brief account of both theoretical and experimental results is given on the self-similarity of step bunches steps formed on vicinal crystal surfaces as quantified by scaling relations for characteristic dimensions. First the notion of surface instability is introduced and the sources of such instability are mentioned. Then, the results from three rounds of scaling studies are presented and the correspondence between theoretical predictions and experimental findings are stressed at every round. This section ends up with the protocol developed for step bunching studies. Finally, within the recently proposed classification scheme of SB are introduced the general types of SB phenomena together the idea of universality classes for SB.

Wtorek, 11 czerwca 2013 r.

prof. dr hab. Marek Grinberg
(Instytut Fizyki Doświadczalnej, Uniwersytet Gdański)

Spektroskopia wysokociśnieniowa jonów Ln2+ i Ln3+ w matrycach stałych


Wysokie ciśnienie hydrostatyczne aplikowane w komorach z kowadłami diamentowymi powoduje kompresję matrycy zawierającej jony ziem rzadkich będące centrami luminescencji. W skutek tego zmieniają się położenia stanów podstawowych jonów Ln2+ i Ln3+ względem pasm energetycznych matrycy. Powoduje to pojawianie się lub znoszenie degeneracji pomiędzy stanami zlokalizowanymi jonów oraz pasmami. Dodatkowo zmiana odległości pomiędzy jonem lantanowca a ligandami zmienia energię stanów wzbudzonej konfiguracji elektronowej 4fn-15d jonów. W efekcie ciśnienie powoduje zmianę energii luminescencji związanej z przejściami d-f. Ciśnienie powoduje również wygaszanie luminescencji związanej z przejściami z wyższych stanów wzbudzonych w przypadku jonów Pr3+, uaktywnianie luminescencji związanej z przejściami d-f w jonach Eu2+, Ce3+ oraz przejściami z wyższych stanów wzbudzonych w jonach Eu3+. We wszystkich tych procesach istotną rolę odgrywają stany pośrednie tworzone przez ekscyton pułapkowany na domieszce. Wykład podsumowuje badania spektroskopii wysokociśnieniowej jonów Ln2+ i Ln3+ prowadzone w ostatnich latach w różnych ośrodkach oraz przedstawia prosty model ekscytonu, który wyjaśnia szereg zaskakujących i nieoczywistych wyników.

Wtorek, 4 czerwca 2013 r.

dr hab. Michał Matuszewski
(Instytut Fizyki PAN)

Universality in condensation of exciton-polaritons


Phase transitions of second order taking place on a finite timescaleexhibit a transition from adiabaticity to nonadiabaticity. Such phasetransitions can lead to random formation of topological defects ifsymmetry is broken at the same time, as shown in numerous modelsranging from the dynamics of the early Universe to liquid crystals.This process is described by the so-called Kibble-Zurek mechanismwhich provides power-law scalings due to the underlying universality.We consider the condensation of exciton-polaritons, which is anexample of an uncommon phase transtion, in which the transitionconnects an intrinsically nonequlilbrium state to a quasi-equilibriumstate. We show that this process can lead to the formation of domainsof polaritons and uncondensed excitons, and demonstrate scaling lawsthat give an estimate for the number of created defects.

Wtorek, 21 maja 2013 r.,  godzina 13:30

prof. dr hab. Dorota A. Pawlak
(Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Warszawa)

Na drodze do metamateriałów i plazmoniki - kierunkowo zestalane materiały


In recent years, novel research areas have been developed in the field of photonics: metamaterials [1,2,3] and nanoplasmonics [4,5,6,7]. By utilizing the ideas developed in these research areas and using specially-designed materials, unusual electromagnetic properties such as artificial magnetism, negative refractive index, cloaking and squeezing photons through subwavelength holes have been demonstrated. These novel fields need new material fabrication techniques, especially bottom-up approaches such as self-organization. Two novel bottom-up manufacturing methods will be presented based on: (i) directional solidification of eutectic composites [8] and (ii) doping dielectric matrices with plasmonic nanoparticles [9]. Eutectics are simultaneously monolithic and multiphase materials forming self-organized micro/nanostructures, which enable: (i) the use of various component materials including oxides, semiconductors, metals, (ii) the generation of a gallery of geometrical motifs and (iii) control of the size of the structuring, often from the micro- to nanoregimes. On the other hand, the novel method of direct doping of dielectric matrices with nanoparticles utilizing directional solidification may provide three-dimensional nanoplasmonic materials enabling doping with nanoparticles of various chemical composition, various size and shape, as well as co-doping with other chemical agents. In both cases we apply one of the crystal growth methods - the micro-pulling down method - to create the material. Materials with plasmonic resonances at visible and IR wavelengths will be presented, as well as their influence on photoluminescence properties of the optically active materials. Our new approach may lead to novel manufacturing solutions for photonic applications in areas such as metamaterials, plasmonics, as well as photovoltaics and photoelectrochemistry.

[1] C. M. Soukoulis, S. Linden, M. Wegener, Science 2007, 315, 47.
[2] D. R. Smith, J. B. Pendry, M. C. K. Wiltshire, Science 2004, 305, 788.
[3] D. Schurig, J. J. Mock, B. J. Justice, S. A. Cummer, J. B. Pendry, A. F. Starr et al., Science 2006, 314, 977.
[4] D. K. Gramotnev, S.I . Bozhevolny, Nature Photonics 2010, 4, 83.
[5] W. L. Barnes, A. Dereux, T. W. Ebbesen, Nature 2003, 424, 824.
[6] J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. Chul Jun, et al., Nature Mater. 2010, 9, 193.
[7] N. I. Zheludev, Opt. Photonics News 2011, 22, 30.
[8] D. A. Pawlak, S. Turczynski, M. Gajc, et al., How far are we from making metamaterials by self-organization? The microstructure of highly anisotropic particles with an SRR-like geometry. Adv. Funct. Mat. 2010, 20, 1116.
[9] M. Gajc, B. H. Surma, A. Klos, K. Sadecka, K. Orlinski, A. E. Nikolaenko, K. Zdunek, D. A. Pawlak, Nanoparticle Direct Doping: novel method for manufacturing three-dimensional bulk plasmonic nanocomposites. Adv. Funct. Mat. 2013 10.1002/adfm.201203116.

Wtorek, 14 maja 2013 r.

prof. dr hab. Bogdan Kowalski
(Instytut Fizyki PAN)

Spinowo-rozdzielcza spektroskopia fotoemisyjna topologicznego izolatora krystalicznego (Pb,Sn)Te


Referat będzie kontynuacją opowieści o (Pb,Sn)Se i jego przynależności do topologicznych izolatorów krystalicznych. Po eksperymentalnym wykazaniu, że na jego powierzchni pojawiają się topologicznie chronione stany elektronowe o diracowskiej dyspersji, kolejnym naturalnym zadaniem było eksperymentalne określenie struktury spinowej stanów powierzchniowych i porównanie ich z przewidywanymi teoretycznie charakterystykami takiego układu. Zostaną zaprezentowane podstawy spinowo-rozdzielczej spektroskopii fotoelektronów, rezultaty przeprowadzonych na (Pb,Sn)Se eksperymentów i wynikające z nich wnioski o polaryzacji spinowej stanów powierzchniowych badanego układu zarówno w fazie krystalicznego izolatora topologicznego jak i klasycznego półprzewodnika.

Wtorek, 23 marca 2013 r.

prof. dr hab. Andrzej Zięba
(Wydział Fizyki i Techniki Jądrowej, Akademia Górniczo-Hutnicza)

Dobór założeń dla stosowalności klasycznej oceny niepewności pomiarów


Przedyskutuję standardowy zestaw czterech założeń przyjmowanych przyocenie niepewności pomiaru, przy których zwykłe wzory na średnią i odchylenie standardowe są optymalne, oraz zalety wprowadzenia założeń o równoważności obserwacji zamiast postulatuidentyczności rozkładów prawdopodobieństwa.

Wtorek, 16 marca 2013 r.,  godzina 13:30

dr Michał Szot
(Instytut Fizyki PAN)

Termoelektryczne i termiczne właściwosci monokryształów p-Pb1-xCdxTe


Wysokie zainteresowanie systemem materiałowym PbTe-CdTe wiąże się z dobrymi właściwosciami termoelektrycznymi PbTe oraz możliwością ich poprawienia poprzez tworzenie nanokompozytów na bazie tego półprzewodnika. Seminarium będzie dotyczyć unikatowych w skali światowej monokryształów Pb1-xCdxTe. Niezwykłość tego materiału ma źródło w ekstremalnie małej wzajemnej rozpuszczalności CdTe (str. blendy cynkowej) i PbTe (str. soli kuchennej). Wytworzenie monokryształów Pb1-xCdxTe o zawartości Cd aż do 11% było możliwe dzięki metodzie samoselektywnego fizycznego wzrostu z fazy pary. Dzięki tej technice otrzymywane są wysokiej klasy monokryształy topologicznych krystalicznych izolatorów Pb1-xSnxSe. W czasie seminarium przedstawione i omówione zostaną wyniki pomiarów elektrycznych, termoelektrycznych (współczynnik Seebecka) i termicznych (przewodnictwo cieplne) właściwosci kryształów Pb1-xCdxTe (x=0-0.11).

Wtorek, 9 kwietnia 2013 r.

dr Tomasz Rusin
(Orange C.S. Warszawa)

Zitterbewegung i SuperZitterbewegung w graphene


( )

Wtorek, 12 marca 2013 r.

dr Ewa Przeździecka
(Instytut Fizyki PAN)

Selektywne detektory UV na bazie struktur diodowych ZnO/GaN wykonanych metodą MBE


Tlenek cynku jest obiecującym szeroko-przerwowym półprzewodnikiem do zastosowań w urządzeniach optoelektronicznych. Podstawowym budulcem takich przyrządów są diody półprzewodnikowe. Problemy z uzyskaniem dziurowego typu przewodnictwa w ZnO stanowią jedną z przyczyn ograniczających wytwarzanie diod na bazie tlenku cynku.
W niniejszym wystąpieniu przedstawione zostaną właściwości czujnika ultrafioletu pracującego w oparciu o diody p-ZnO:As+Sb/n-GaN oraz p-ZnO:As/n-GaN wykonane metodą MBE. Pokazane zostaną wyniki pomiarów elektrycznych (I-V), optycznych (PL, CL), morfologii powierzchni (SEM, AFM) oraz jakości interfejsu (SEM). W szczególności pokazana zostanie fotoczułość i zakres widmowy detektora pracującego w oparciu o heterozłącza. Pokazane zostaną czasy reakcji detektora na światło z zakresu UV oraz poruszony zostanie temat zmiany zakresu widmowego detektora.

Wtorek, 26 lutego 2013 r.

dr Marcin Syperek
(Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska)

Spektroskopia rozdzielcza w czasie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych


Struktury niskowymiarowe takie jak półprzewodnikowe kropki kwantowe, kreski kwantowe oraz układy sprzężone jak studnia kwantowa-kropki/kreski kwantowe mogą stanowić bazowe elementy współczesnych urządzeń opto-elektronicznych. Dynamika ładunku i spinu w tych strukturach oraz związane z nimi procesy relaksacji mogą stanowić o funkcjonalności urządzeń zbudowanych w ich oparciu. Kinetyka przebiegów czasowych związanych z optyczną odpowiedzią struktury po wzbudzeniu może dostarczyć szeregu informacji o podstawowych własnościach systemu, w tym o reżimie kwantyzacji przestrzennej, procesach determinujących relaksację ładunku i spinu na stanie podstawowym oraz stanach wzbudzonych systemu, czy o reżimie sprzężenie kwantowo-mechanicznego.
W moim wystąpieniu omówię relaksację wewnątrzpasmową i międzypasmową w nowym typie obiektów jakimi są silnie asymetryczne struktury - kreski kwantowe, w tym wypadku InAs na podłożu InP (001), emitujące w zakresie 1.4-1.7 ľm. Struktury te przewidywane są na obszar aktywny laserów i wzmacniaczy optycznych pracujących przy długo?ci fali 1.55 ľm. Skupię się na istotnej roli reżimu kwantyzacji przestrzennej w tym typie struktur jako parametru determinującego relaksację pokazując jednocześnie, iż ta może się znacznie różnić od typowo obserwowanej dla bardziej symetrycznych obiektów - kropek kwantowych. Pozostając w obrębie zagadnienia związanego z reżimem kwantyzacji przestrzennej, pokażę jak znaczący może on mieć wpływ na relaksację spinu elektronu i dziury na przykładzie specyficznego systemu z samorosnącymi kropkami kwantowymi InP z barierą (Ga,In)P emitującego w zakresie widzialnym. Kropki kwantowe InP/(Ga,In)P stanowią perspektywiczny system dla emiterów pojedynczych fotonów, ale również rozważa się ich zastosowanie w schematach przetwarzania informacji kwantowej opartych na spinowym stopniu swobody. Jako ostatnie zagadnienie poruszę problem sprzężenia pomiędzy studnią kwantową (In,Ga)As, a kropkami kwantowymi wykonanymi z tego samego materiału oddzielonymi cienką barierą GaAs. W zagadnieniu tym reżim przestrzennej kwantyzacji stanu podstawowego układu istotnie modyfikuje odpowiedź optyczną i znacząco wpływa na procesy relaksacji wewnątrzpasmowej i międzypasmowej. Omawiany układ sprzężony stanowi prototypowe rozwiązanie w celu uzyskania dużej częstości modulacji laserów opartych o kropki kwantowe.

Wtorek, 19 lutego 2013 r.

dr hab. Paweł Pfeffer
(Instytut Fizyki PAN)

Przestrzenna lokalizacja spinów w podwójnych studniach kwantowych: tranzystor spinowy?



Wtorek, 15 stycznia 2013 r.

prof. nzw. dr hab. Grzegorz Grabecki
(Instytut Fizyki PAN)

Badania transportu nielokalnego w dwuwymiarowym izolatorze topologicznym HgTe/HgCdTe


Będę mówił o wynikach pomiarów zjawisk transportu uzyskanych w naszym Instytucie, na mikrostrukturach w kształcie mostków hallowskich, wykonanych metodą elektronolitografii ze studni kwantowej HgTe/Hg0.3Cd0.7Te. Szerokość studni wynosiła 8 nm co oznacza, że stanowiła ona dwuwymiarowy izolator topologiczny [1]. W celu zmiany koncentracji nośników, na mikrostruktury nałożono warstwę izolującą HfO2+Al2O3 oraz warstwę Au, stanowiącą bramkę. Dzięki niej moglismy osiągnąć całkowite zubożenie studni kwantowej HgTe w nośniki. W tym reżimie, przewodnictwo powinno zachodzić wyłącznie poprzez helikalne stany krawędziowe. Podstawową metodą detekcji takich stanów, są (czterosondowe) pomiary oporu nielokalnego (to jest takiego w którym sygnał napieciowy powstaje w dużej odległości od nominalnej ścieżki prądu). Zaobserwowaliśmy pewne systematyczne zależności pomiędzy oporami nielokalnymi mierzonymi dla różnych par sond na tej samej próbce. Na ich podstawie uzyskaliśmy informacje nt. rozkładu gęstości prądu w mierzonej mikrostrukturze, o których będę mówić na seminarium. Nasze badania są kontynuowane przy współpracy z Uniwersytetem w Monpellier oraz Instytutem Fizyki Półprzewodników w Nowosybirsku [2].

1. A. Roth, C. Brüne, H. Buhmann, L. W. Molenkamp, J. Maciejko, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, "Nonlocal Transport in the Quantum Spin Hall State",Science, vol. 325, no. 5938, pp. 294-297, Jul. 2009.2. G. M. Gusev, Z. D. Kvon, O. A. Shegai, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, and J. C. Portal, "Transport in disordered two-dimensional topological insulators", Phys. Rev. B, vol. 84, no. 12, p. 121302, 2011.

Wtorek, 8 stycznia 2013 r.,  godzina 13:30

dr Agnieszka Wołoś
(Instytut Fizyki PAN)

Spektroskopia mikrofalowa trójwymiarowych izolatorów topologicznych



Wtorek, 18 grudnia 2012 r.,  godzina 13:30

dr Henryk Teisseyre
(Instytut Fizyki PAN)

Semipolarne kierunki wzrostu w azotkach


Semipolarne kierunki wzrost, czyli kierunki w których os c struktury wurcytu jest nachylona pod pewnym kontem, stają się coraz popularniejszym tematem badań w azotkach grupy III. Wynika to głownie z dwóch powodów, po pierwsze kierunki te posiadają obniżoną wartość wbudowanych pól elektrycznych co prowadzi w do wyższych wydajności kwantowych, po drugie inkorporacja indu będącego składnikiem obszaru aktywnego w wielu emiterach jest łatwiejsza w kierunkach sempolarnych niż w niepolarnych.
W czasie mojego seminarium pokaże wyniki eksperymentalne otrzymane na sempolarnych strukturach kwantowych wzrastanych na płaszczyźnie s2 (11-22), oraz wyniki obliczeń teoretycznych dla tego typu struktur. Próbki tego typu otrzymano metodą MBE (wzrost z amoniaku) w laboratorium CNRS w Valbonne. Omówię również wyniki eksperymentalne otrzymane na semipolarnych warstwach GaN otrzymanych techniką MOVPE na szafirze. Na próbkach tych w eksperymentach &miu;-PL zaobserwowano (po raz pierwszy) ostre linie o szerokości połówkowej 0.4 meV. Linie te pochodzą od ekscytronów zlokalizowanych na defektach strukturalnych. Aktualny stan wiedzy na ten temat (nie do końca pełny) zostanie przedstawiony podczas seminarium.

Wtorek, 27 listopada 2012 r.

prof. dr hab. Marek Godlewski
(Instytut Fizyki PAN)

W Słońcu nasza nadzieja - po czterech latach


Cztery lata temu wygłosiłem referat zatytułowany "W słońcu nasza nadzieja". W referacie tym mówiłem o perspektywach szerszego wykorzystania energii słonecznej jak też o zbliżającej się katastrofie ekologicznej wynikającej ze zmian klimatycznych spowodowanych efektem cieplarnianym. W referacie mówiłem o perspektywach wprowadzenia na szeroką skalę elektrowni opartych o baterie słoneczne i o trendach w rozwoju przyrządów fotowoltaicznych. Pokazałem także, że na tym etapie prac jest to najdroższe źródło energii i czeka nas jeszcze wiele prac aby zmienić tę sytuację.
Cztery lata skoncentrowanych prac doprowadziło do "złamania" bariery ekonomicznej. Po raz pierwszy w roku 2012 szersze wykorzystanie energii słonecznej w przyrządach fotowoltaicznych jest (w wybranych strefach klimatycznych) opłacalne ekonomicznie.
W referacie omówię również prace które prowadzimy w tej dziedzinie w Zespole ON-4.2 w Instytucie Fizyki.

Wtorek, 20 listopada 2012 r.,  godzina 13:30

dr Sławomir Kret
(Instytut Fizyki PAN)

Lokalna struktura półprzewodników azotkowych bogatych w ind w oparciu o badania ilościowej wysokorozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (Q-HRTEM)


Wysoka efektywność kwantowa emisji światła przyrządów opartych na studniach kwantowych InxGa1-xN pomimo wysokiej gęstości defektów ciągle pozostaje nie do końca wyjaśnionym zjawiskiem. Własności strukturalne studni i wielostudni kwantowych takie jak niejednorodności składu pierwiastkowego, geometria warstw epitaksjalnych oraz chropowatość granic studnia/bariera może być przyczyną niepromienistej rekombinacji spowodowanej lokalizacją nośników na defektach. Transmisyjna mikroskopia elektronowa jest jedną z niewielu technik badawczych dających dostęp do informacji o lokalnej strukturze materiałów w skali atomowej.
Przedstawiona zostanie specyfika badań wysokorozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (HRTEM) i wykorzystanie kontrastu fazowego do określania lokalnej koncentracji indu w naprężonych strukturach kwantowych. Omówię nowe możliwości badawcze związane z zastosowaniem korektorów aberracji optyki elektronowej oraz skaningowej transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Zaprezentuję wyniki badań wielostudni kwantowych InxGa1-xN/GaN oraz warstw kropek kwantowych InN i InxGa1-xN w odniesieniu do ich własności optycznych. Przedstawię zjawiska segregacji i porządkowania atomów indu w warstwach InxAl1-xN.

Wtorek, 13 listopada 2012 r.,  godzina 13:30

dr Vitalii Ivanov
(Instytut Fizyki PAN)

Spektroskopia ODMR nanostruktur II-VI: efekty dynamiki spinowej i transferu energii, zależnego od spinu


Spektroskopia optycznie detektowanego magnetycznego rezonansu (ODMR) to skuteczny instrument do badań struktury i dynamiki układów spinowych w nanostrukturach, kiedy zastosowanie technik ESR spektroskopii jest niemożliwe ze względu na zanikająco małe ilości jonów magnetycznych. W ostatnich latach zainteresowanie badaniami ODMR nanostruktur półprzewodnikowych wzrosło dzięki odkryciu możliwości zastosowania tej techniki do manipulacji Q-bitami. Jak pokazano na przykładach kropek kwantowych III-V, centrów NV w diamencie, oraz luk krzemowych w SiC, w warunkach ODMR mogą być zrealizowane inicjalizacja i odczyt Q-bita.[1-3] Ważnym zagadnieniem są badania dynamiki spinowej w nanostrukturach, ukierowane na wyznaczenie charakterystycznych czasów relaksacji spinowej i wymiany energii ekscytacji w układach jonów magnetycznych i swobodnych nośników ładunku.
Na seminarium zostaną podsumowane wyniki badań dynamiki spinowej w studniach kwantowych II-VI (Zn,Mn)Se/(Zn,Be)Se oraz (Cd,Mn)Te/(Cd,Mg)Te technikami ODMR. Przedstawimy wyniki badań struktury stanów spinowych elektronowego gazu dwuwymiarowego w strukturach kwantowych CdTe/CdMgTe i CdMnTe/CdMgTe. Na zakończenie seminarium przedstawione zostaną pierwsze wyniki badań ODMR w kropkach kwantowych CdSe/ZnSe.

Wtorek, 6 listopada 2012 r.

dr hab. Janusz Sadowski
(MAX-Lab, Uniwersytet w Lund i Instytut Fizyki PAN)

GaMnAs jako materiał do wytwarzania spintronicznych nanostruktur


GaMnAs - kanoniczny półprzewodnik ferromagnetyczny może być używany do wytwarzania nanostruktur zarówno metodami litograficznymi jak i samozorganizowanego wzrostu epitaksjalnego (przy zastosowaniu metody epitaksji z wiązek molekularnych). W trakcie referatu przedstawione zostaną rodzaje nanostrukutr otrzymywanych obiema metodami, oraz ich właściwości potencjalnie przydatne do zastosowań nano-spintronicznych.

Wtorek, 30 października 2012 r.,  godzina 13:30

dr Jörg Debus
(Experimental Physics 2, TU Dortmund University, Germany)

Spin-flip Raman scattering in self-assembled InAs-based quantum dots


Self-assembled InAs-based quantum dots (QDs) have attracted considerable interests in recent years as they provide a high potential for photonics and quantum information applications due to their unique size- and shape-dependent optical and electronic properties. The utilization of their application potential requires an extensive understanding of their properties. Among a variety of experimental tools the resonant spin-flip Raman scattering (SFRS) spectroscopy is a suitable optical technique to probe characteristics of spin structures. The SFRS describes a change in energy of an inelastically scattered photon, accompanied by a change in the spin state of the particle under study. It provides the direct measurement of electron, hole and/or exciton g factors as well as the characterization of spin-based interactions. In the talk recent SFRS studies on two topics will be presented:
- the electron spin-flip scattering under resonant excitation in an ensemble of singly charged (In,Ga)As/GaAs QDs. The role of the trion as an intermediate state for the spin-flip of the resident electron is highlighted. In strong magnetic fields, close-to-Faraday geometries, and large-diameter QDs the maximum of SFRS resonance profile demonstrates a considerable linear shift. It is explained in terms of resonance with the excited state of the exciton-electron complex, which bears analogy to the combined exciton-cyclotron resonance observed in quantum wells with resident electrons.
- properties of the Γ-X-valley mixing and fine structure of the indirect exciton in undoped (In,Al)As/AlAs QDs with indirect band gap. This kind of QDs provides an indirect exciton which is formed by a Γ-point hole and an electron at the X-point, whereby both are located within the QD (type-I band alignment). These excitons have remarkable dynamical properties: their radiative recombination time and spin lifetime exceed hundreds of microseconds. By tailoring the composition profile and size of the QDs not only the exciton recombination dynamics can be controlled, but also a mixing between electron levels from direct and indirect valleys can be obtained. Due to the level mixing the indirect exciton is optically addressable, thus, its spin properties are specified by the resonant SFRS. The g factor tensor components of the electron, hole, and exciton indicate a high QD symmetry, where spin-orbit interaction and valence band mixing are negligible. The experimental SFRS results are compared to theoretical predictions.

Wtorek, 23 października 2012 r.

dr hab. Agata Kamińska
(Instytut Fizyki PAN)

Własności optyczne warstw InAlN - segregacja indu a stany defektowe


Prosta przerwa energetyczna stopu InxAl1-xN, obejmująca szeroki zakres energii od podczerwieni (EG(InN) = 0.7 eV) do nadfioletu (EG(AlN) = 6.2 eV) oraz możliwość dopasowania stałych sieci stopów InxAl1-xN i InyGa1-yN zrodziła nadzieje na zastosowanie ich w wydajnie świecących przyrządach optoelektroniczych działających w różnych zakresach widmowych. Techniki otrzymywania dobrej jakości warstw InxAl1-xN wciąż są doskonalone, pozwalając na szczegółowe badania i coraz lepsze kontrolowanie własności tego materiału, jednakże ciągle pozostaje on najmniej zbadanym stopem wśród półprzewodników azotkowych.
W prezentacji przedstawione zostaną wyniki badań własności optycznych stopów InxAl1-xN w zależności od ciśnienia i temperatury. Pomiary energii fotoluminescencji (EPL) warstw InxAl1-xN wykazały nadspodziewanie silne wygięcie (bowing) w zależności wartości EPL od zawartości indu x. Jeszcze silniejszy efekt wygięcia zaobserwowano w pomiarach zależności współczynnika ciśnieniowego fotoluminescencji dEPL/dp od zawartości indu. Wyniki te są zgodne z obliczeniami ab initio zmian wartości przerwy energetycznej EG tego materiału i jej wspó?czynnika ciśnieniowego w zależności od x. Jednakże często zmierzone wartości EPL są mniejsze od EG, a wartości dEPL/dp - mniejsze od dEG/dp. Ponadto w niektórych warstwach o podobnej zawartości indu obserwuje się znacząco różne wartości EPL oraz dEPL/dp.
Zaprezentowane zostaną również pomiary temperaturowych zależności energii fotoluminescencji, które w przypadku niektórych warstw o mniejszej zawartości indu wykazały istnienie charakterystycznej zmiany położenia EPL w funkcji temperatury w kształcie litery S (tzw. S-shape).
Rozważane i dyskutowane będą dwa możliwe wyjaśnienia obserwowanych efektów:
1) w wyniku niejednorodnego rozkładu indu w materiale,
2) obecności zlokalizowanych stanów defektowych.

Wtorek, 16 października 2012 r.

dr Iwona Kowalik
(Instytut Fizyki PAN)

Niskowymiarowe materiały magnetyczne badane z zastosowaniem spektroskopii i spektro-mikroskopii poziomów rdzeniowych


Absprpcyjna spektroskopia (XAS) na poziomach rdzeniowych, przy zastosowaniu miękkiegopromieniowania rentgenowskiego, pozwala charakteryzować strukturę elektronową ikrystalograficzną niskowymiarowych materiałów ważnych dla zastosowań związanych zmagnetyzmem. Seminarium poświęcone będzie badaniom XAS w połączeniu z rentgenowskąfotoemisyjną mikroskopią elektronową (X-PEEM) w celu otrzymania informacji zrozdzielczością przestrzenną rzędu 50 nm. Badania XAS przeprowadzone były w laboratoriachsynchrotronowych MAX-lab i Elettra z wykorzystaniem liniowo spolaryzowanych promienirentgenowskich, a także w kombinacji z kołowo spolaryzowanym światłem, co pozwala zmierzyćrentgenowski kołowy dichroizm magnetyczny (XMCD), który charakteryzuje właściwościmagnetyczne rozcieńczonych systemów ferromagnetycznych w sposób selektywny względemskładowych pierwiastków chemicznych. Przestrzennie rozdzielcze mikrografy XMCD otrzymanezostały z użyciem PEEM. Antyferromagnetyczny wkład do sygnału magnetycznego próbkizbadany został przy zastosowaniu rentgenowskiego liniowego dichroizmu magnetycznego (XLMD).

Omówionych zostanie kilka przykładów półprzewodników magnetycznych zbadanych przyjednoczesnym zastosowaniu XAS, XMCD, XLMD i X-PEEM. Kombinacja tych technik pozwalaokreślić w sposób ilościowy odpowiedź magnetyczną atomów Fe i N w nanokryształach FexNw (Ga,Fe)N. Stan magnetyczny poszczególnych nanokryształów zobrazowany został za pomocąXMCD-PEEM. W przypadku cienkich warstw (Zn,Co)O na podłożu SiO2, przy zastosowaniu XAS iXMCD zbadana została struktura elektronowa i stan magnetyczny atomów Co, O i Zn na powierzchnii w obszarze międzypowierzchni. Przy użyciu X-PEEM na międzypowierzchni (Zn,Co)O/SiO2zobrazowane zostały wytrącenia magnetyczne. Wreszcie, XAS i XMCD zastosowane zostały dobadań magnesów molekularnych, aby wyjaśnić mikroskopowe źródło przejściaferromagnetyk-paramagnetyk w pochodnych zwiózkach błękitu pruskiego oraz efektufoto-magnetycznego obserwowanego dla tych materiałów.

Prezentacja zakończona będzie krótką dyskusją wyłaniającego się tematu związanego zniskowymiarowym magnetyzmem. Adsorpcja cząsteczek chiralnych na powierzchniachferromagnetycznych pozwala badań oddziaływania tych cząsteczek z atomami podłoża w sposóbselektywny ze względu na pierwiastek chemiczny oraz spin.

Wtorek, 9 października 2012 r.

prof. dr hab. Marek Godlewski
(Instytut Fizyki PAN)

Kryzys energetyczny oczami fizyka



Wtorek, 5 czerwca 2012 r.

prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki
(Instytut Fizyki PAN)

Dynamika elektronów w półprzewodnikach



Wtorek, 15 maja 2012 r.

mgr Izabela Kamińska
(Instytut Fizyki PAN)

Optymalizacja bio-sensora opartego na nanocząstkach spinela ZnAl2O4 domieszkowanego lantanowcami oraz metalami grup przejściowych


W ostatnim czasie dużo uwagi poświęcono nanokryształom domieszkowanym lantanowcami, ze względu na możliwość wytworzenia znaczników biologicznych emitujących światło widzialne pod wpływem pobudzenia promieniowaniem podczerwonym.
Podczas seminarium przedstawione zostaną wyniki, dotyczące optymalizacji znaczników z wykorzystaniem nanokryształów tlenkowych - spineli o ogólnym wzorze A2+ B3+2O4. Przykładem takiego spinelu jest spinel cynkowo- glinowy ZnAl2O4 który można, domieszkować nie tylko metalami ziem rzadkich w stanie ładunkowym 3+, ale również metalami przejściowymi w stanie ładunkowym 2+. Wykazuje on stabilną luminescencjęa ze względu na dużą odporność chemiczną jest stosunkowo nisko toksyczny.
Potrzebne są badania, które doprowadzą do optymalizacji metod modyfikacji powierzchni tych materiałów, tak aby uzyskać biokompatybilność i możliwość koniugowania nanokrystalitów z cząsteczkami antygenów czy też z białkami.
Do otrzymywania tych materiałów zastosowaam dwie metody:
- egzotermiczną, wysokotemperaturową reakcję w wodnym roztworze w obecności reduktorów i utleniaczy z zastosowaniem pieca mikrofalowego. Uzyskałam nanocząstki o rozmiarach od 7 nm do 30 nm.
- syntezę, w której do obszaru wysokiej temperatury wstrzykiwany jest analogiczny roztwór w postaci aerozolu, uzyskałam sferyczne nanocząstki o średnicy od 20 nm do 800 nm.
W celu zobrazowania komórkowych struktur biologicznych, upkonwertujące nanocząstki były inkubowane z nowotworowymi komórkami HeLa (linia ludzkich komórek nabłonkowych pochodzących z raka szyjki macicy), ich obecność wewnątrz komórek została potwierdzona za pomocą mikroskopii konfokalnej. Wyniki wskazują, że spinele mogą być wizualizowane w komórkach HeLa.

Wtorek, 24 kwietnia 2012 r.,  godzina 13:30

dr Agata Kamińska
(Instytut Fizyki PAN)

Własności optyczne jonów ziem rzadkich w kryształach szerokoprzerwowych


Kryształy domieszkowane jonami ziem rzadkich należą obecnie do bardzo intensywnie badanych materiałów w fizyce ciała stałego, zarówno w celach poznawczych, jak i pod kątem ich zastosowań jako materiały laserowe i/lub wydajne źródła światła. Zrozumienie mechanizmów emisji światła w tych materiałach wymaga określenia zależności efektywności luminescencji od symetrii i siły pola krystalicznego działającego na jony domieszki oraz położenia poziomów energetycznych domieszki względem pasma walencyjnego i pasma przewodnictwa matrycy krystalicznej.

Zwiększając ciśnienie hydrostatyczne oddziałujące na badany materiał, zmniejszamy odległości pomiędzy jonami, z których ten materiał jest zbudowany, a co za tym idzie - zwiąkszamy siłę wytwarzanego przez nie pola krystalicznego. W ten sposób możemy płynnie zmieniać i kontrolować zarówno strukturę energetyczną stanów pasmowych badanego kryształu, jak i poziomy energetyczne wprowadzanych domieszek oraz ich wzajemne relacje energetyczne.

W swojej prezentacji przedstawię wyniki badań wpływu ciśnienia hydrostatycznego na wewnątrzkonfiguracyjne przejścia 4f → 4f oraz międzykonfiguracyjne przejścia 4fn-15d → 4fn jonów Yb3+, Nd3+ i Ce3+ domieszkowanych do różnych szerokoprzerwowych matryc krystalicznych. W szczególności przedstawione zostaną:
1.) analiza struktury energetycznej jonów Yb3+ w GaN przeprowadzona na gruncie teorii pola krystalicznego,
2.) porównanie zależności ciśnieniowych widm i kinetyk zaniku luminescencji jonów Yb3+ w matrycach o różnych symetriach: LiNbO3 i Gd3Ga5O12 (GGG),
3.) zjawisko zniesienia rozszczepienia poziomu 4F3/2 domieszki Nd3+ w GGG i jego przyczyny,
4.) wyindukowana ciśnieniem luminescencja jonów Ce3+ w GGG, a także ilościowy opis uzyskanego efektu poprzez kwantowomechaniczne mieszanie stanów domieszkowych i pasmowych oraz model współrzędnych konfiguracyjnych.

Wtorek, 17 kwietnia 2012 r.

prof. dr hab. Ludwik Dobrzyński
(Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Szkoła Nauk Ścisłych UKSW, oraz Narodowe Centrum Badań Jądrowych)

Promieniowanie spolaryzowane w badaniach magnetycznie niejednorodnych układów


Zbadanie przestrzennego rozkładu wartości i kierunków indywidualnych momentów magnetycznych w magnetycznie niejednorodnych strukturach jest rzeczą bardzo trudną. W swym wystąpieniu pokażę, w jaki sposób można uzyskać cenne informacje o takich strukturach, jeżli wykorzysta się możliwości stwarzane przez spolaryzowane neutrony i fotony w spektrometrii mössbauerowskiej.

Wtorek, 10 kwietnia 2012 r.

dr hab. Paweł Pfeffer
(Instytut Fizyki PAN)

Temperaturowa zależność elektronowego g czynnika w GaAs, InP i CdTe


Przez 15 lat w kolejnych publikacjach dotyczących tego tematu ze wzrostemtemperatury wyliczany g czynnik elektronłw malał a mierzony rósł.Na seminarium pokożę co było źrodłem tej jakościowej rozbieżności między teorią i eksperymentem.

Wtorek, 3 kwietnia 2012 r.

mgr Ewelina Sieczkowska
(Instytut Fizyki PAN)

Wpływ defektów, rozmiaru i kształtu nanokropek na procesy ich przemagnesowania


W czasie wykładu omówione zostaną procesy magnesowania kropek magnetycznych o rozmiarach kilkuset nanometrów, formujących się w ultracienkich warstwach Co, osadzonych na strukturyzowanym buforze w postaci samoorganizujących się epitaksjalnych wysp Au(111) na powierzchni warstwy Mo(110). Badania eksperymentalne prowadzone technikami MFM (mikroskopia sił magnetycznych) i PMOKE (magnetometria oparta na polarnym efekcie Kerra) prowadzone były na układzie nanokropek namagnesowanych w kierunku prostopadłym do powierzchni warstwy, otoczonych matrycą o namagnesowaniu również prostopadłym albo leżącym w płaszczyźnie warstwy. Otrzymane wyniki uzupełniają mikromagnetyczne obliczenia numeryczne przeprowadzone z wykorzystaniem pakietu OOMMF korzystającego z równania LLG (Landau-Lifshitz-Gilbert). Zasadniczym celem symulacji jest określenie wpływu defektów strukturalnych kropek na procesy ich przemagnesowania.

Wtorek, 27 marca 2012 r.

dr Łukasz Kilański
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetycznie aktywne defekty w warstwach GaN


Ferromagnetyzm występujący powyżej temperatury pokojowej zaobserwowano w wielu niemagnetycznych półprzewodnikach tlenkowych oraz azotkowych. Zaproponowano, że defekty punktowe, niewysocone wiązania powierzchniowe oraz stany zlokalizowane są źródłem momentów magnetycznych, prowadzących do ferromagnetyzmu w materiałach zwykle diamagnetycznych. Obecność defektów akceptorowych zaproponowano jako możliwe źródło lokalnego momentu magnetycznego w półprzewodnikach szeroko-przerwowych tj. GaN i ZnO. Defekty akceptorowe mogą mieć istotny dualizm - nie są one tylko zlokalizowane ale posiadają rozciągłe ogony funkcji falowych, które mogą pozwolić na pojawienie się daleko-zasięgowych oddziaływań magnetycznych.
W trakcie seminarium przedstawione zostaną wyniki pokazujące nieoczekiwanie wysoki efektywny moment magnetyczny i ferromagnetyzm w temperaturze pokojowej obserwowany w warstwach GaN:Gd. Wyjaśnienie możliwego dominującego wkładu defektów w magnetyzmie tych kryształów jest możliwe jedynie poprzez badania warstw niedomieszkowanych jonami magnetycznymi. W tym celu zbadano szereg próbek GaN zawierających kontrolowane koncentracje defektów punktowych poprzez napromieniowanie wysokoenergetycznymi jonami He4+. Zaobserwowano obecność paramagnetycznych momentów magnetycznych o koncentracjach rzędu 4.3...8.3x1017 cm-3 w zależności od ilości defektów radiacyjnych w napromieniowanych warstwach GaN z różnymi koncentracjami luk galowych. Stwierdzono pojawienie się uporządkowania ferromagnetycznego tj. dobrze zdefiniowanej histerezy magnetycznej w T = 5 K w przypadku próbki z najwyższą koncentracją luk galowych. Wyniki doświadczalne wskazują, że uporządkowanie ferromagnetyczne może rzeczywiście wynikać z obecności magnetycznych defektów punktowych w GaN.

Wtorek, 20 marca 2012 r.,  godzina 13:30

prof. dr. Detlef Hommel
(Koordynator Programu Badawczego NanoMat EIT+ ul. Stabłowicka 147, 54-066 Wrocław, Polska & Institute of Solid State Physics, University of Bremen, Germany)

Wrocławskie Centrum Badań EIT+: Przyszły konkurent czy partner?


Wrocławskie Centrum Badań EIT+ zostało utworzone ponad 4 lata temu. Ma unikalną jak na Polskę strukturę spółki, ufundowaną przez miasto Wrocław, Region Dolnośląski, Politechnikę, Uniwersytet, Akademię Medyczną i inne instytucje naukowe. Stanowi największą w Polsce inwestycję infrastrukturalną w nauce współfinansowaną przez Unię Europejska. Na kampus w Praczach przeznaczono 140 milionów euro. Do tego dochodzą projekty naukowe w dziedzinie NanoMatu i BioMedu o łącznej sumie 60 milionów euro. Pierwszy budynek laboratoryjny oddany będzie do użytku na przełomie 2012/13 roku a nowy budynek z clean-roomami wiosną 2014 roku. Głównymi kierunkami badań w NanoMatie będą fotonika, inżynieria materiałowa i ziemie rzadkie. Badania w ramach EIT+ maja się koncentrować na wdrożeniach w bliskiej współpracy z przemysłem. W ciągu 10 lat na kampusie na Praczach ma powstać park naukowo-techniczny dla firm typu spin-off oraz centrum aplikacyjne dla zainteresowanych firm z Polski i Europy.

Na zakończenie krótko przedstawione będą najnowsze wyniki uzyskane w Bremie odnośnie emiterów pojedynczych fotonów zarówno na kropkach II-VI jak i InGaNu oraz pierwsze wyniki badań GaN:Mn używając MBE.

Wtorek, 13 marca 2012 r.

prof. nzw. dr hab. Maciej Sawicki
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetyzm tlenku cynku z kobaltem


W swoim wystąpieniu omówię własności magnetyczne warstw (ZnO)m(CoO)n wyhodowanych metodą ALD [1]. Otrzymane wyniki jednoznacznie sugerują istnienie wystarczająco silnej interdyfuzji Co w sieci ZnO by próbki hodowane z rozdzielczością atomową (warstwy z m=2 lub 8 i n=1) wykazywały właściwości typowe dla 'idealnych' kryształów mieszanych, niewystarczającej jednak do pełnej homogenizacji zbliżonych charakterem do supersieci warstw z m=80 i n=5 lub 10. W toku naszych badań stwierdziliśmy występowanie do trzech podstawowych rodzajów odpowiedzi magnetycznej świadczących o współistnieniu podstawieniowych kationów kobaltowych (odpowiedz paramagnetyczna typu Curie-Weissa), bogatych w kobalt nanokryształków odpowiedzialnych za odpowiedz superparamagnetyczną i kwazi-ciągłej, o grubości kilku nanometrów, ferromagnetycznej warstwy kobaltu powstającej na granicy warstwy (Zn,Co)O z podłożem. Co najbardziej interesujące, wszystkie struktury wyhodowane w temperaturze 160 oC wykazują (jedynie) właściwości magnetyczne typowe dla półprzewodników półmagnetycznych ze zlokalizowanymi spinami S = 3/2 związanych silną ale krótkozasięgową antyferromagnetyczną nadwymianą - prowadzącą do powstania fazy szkła spinowego w niskich temperaturach. Natomiast oba wspomniane powyżej zachowania ferromagnetyczne pojawiają się wyłącznie w warstwach hodowanych w 200 lub więcej st. C.

[1] M. Sawicki, E. Guziewicz, M. I. Lukasiewicz, O. Proselkov, I. A. Kowalik, W. Lisowski, P. Dłużewski, A. Wittlin, M. Jaworski, A. Wolska, W. Paszkowicz, R. Jakieła, B. S. Witkowski, Ł. Wachnicki, M. T. Klepka, F. J. Luque, D. Arvanitis, J. W. Sobczak, M. Krawczyk, A. Jablonski, W. Stefanowicz, D. Sztenkiel, M. Godlewski, and T. Dietl, Homogenous and heterogeneous magnetism in (Zn,Co)O, arXiv:1201.5268.

Wtorek, 6 marca 2012 r.

prof. dr hab. Sławomir Paweł Łepkowski
(Instytut Wysokich Ciśnień PAN i Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Szkoła Nauk Ścisłych UKSW)

Własności sprężyste i piezoelektryczne azotkowych półprzewodników i struktur kwantowych


Specyficzną cechą azotkowych struktur kwantowych jest obecność dużych wbudowanych naprężeń i pól elektrycznych, które w decydujący sposób wpływają na parametry optyczne i elektryczne tych układów. Dlatego też dogłębne poznanie własności sprżęystych i piezoelektrycznych półprzewodników azotkowych jest ważnym i ciągle aktualnym tematem badawczym.
Referat będzie poświęcony zarówno liniowym jak i nieliniowym własnościom sprężystym i piezoelektrycznym azotkowych półprzewodników i struktur kwantowych. W pierwszej części dotyczącej efektów liniowych, na tle literaturowych wyników ilustrujących zachowanie się stałych piezoelektrycznych i spontanicznej polaryzacji w trójskładnikowych stopach azotkowych AlGaN, InGaN i InAlN, przedstawię wyniki obliczeniach ab-initio stałych sprężystych w związkach InGaN i InAlN otrzymane przy różnych koncentracjach i różnym rozmieszczeniu atomów indu. W drugiej części dotyczącej nieliniowych własności elektromechanicznych azotków wykażę pierwszoplanowe znaczenie nieliniowej sprężystości i nieliniowej piezoelektryczności w modelowaniu azotkowych studni kwantowych poddanych działaniu ciśnienia hydrostatycznego.

Wtorek, 28 lutego 2012 r.,  godzina 13:30

dr Filip Krzyżewski
(Instytut Fizyki PAN)

Wzrost i wytrawianie azotku galu - symulacje Monte Carlo


Podczas seminarium przedstawiony zostanie model numeryczny przedstawiającypowierzchnię (0001) kryształów azotku galu z dezorientacją. Głównym czynnikiem tworzącymkryształ są tu oddziaływania czterociałowe między atomami Ga. Wyniki symulacji pokazują, że w wyniku wzrostu GaN w warunkach przesycenia azotem następuje meandrowanie badanejpowierzchni. Tworzy się regularna struktura tzw. "palców" ustawionych prostopadle do początkowej orientacji stopni. Długość tworzących się fal zależy od wielkości zewnętrznegostrumienia galu. Symulacje wykazały też, że wytrawianie kryształów GaN prowadzi do powstawania zgęstek stopni tzw. "bunchy". Tworzenie się meandrów podczas wzrostu i zgęstekpodczas wytrawiania spowodowane jest naturalnym ruchem stopni w trakcie procesu. Są to pierwsze wyniki symulacji, które pokazują taki efekt w układzie o symetrycznych stopniach, bez zewnętrznych wymuszeń, czy defektów. Wprowadzenie bariery Schwoebla przy wzroście,powoduje, że powierzchnia staje się bardziej chropowata, a stopnie się psują.

Wtorek, 21 lutego 2012 r.

dr Grzegorz Teisseyre
(Instytut Fizyki PAN)

Azotek Galu domieszkowany berylem - w kierunku nowej generacji konwerterów optycznych


GaN domieszkowany berylem był od lat dziewięćdziesiątych przedmiotem intensywnych badań, głownie pod kątem możliwego zastosowania do materiału typu p, jako alternatywny akceptor w stosunku do magnezu. Badania te zaowocowały powstaniem szeregu cennych i istotnych prac opisujących właściwości berylu jako płytkiego akceptora, oraz zwiżzanej z nim luminescencji 3.38 eV. Pomimo tego, do tej pory nie udało się otrzymać materiału typu p poprzez domieszkowanie berylem. Odpowiedzialne są za to nie do końca wyjaśnione procesy auto-kompensacji i związana z nimi żółta luminescencja. Ta właśnie luminescencja ma być stosowana w konwerterach optycznych opartych na GaN:Be.
W Instytucie Fizyki przeprowadzono szereg eksperymentów, które zaowocowały zgłoszeniem patentowym (nr P.393292) dotyczącym użycia berylu w warstwie konwertera optycznego diody emitującej światło białe. Badania przeprowadzono na niewielkich kryształach domieszkowanych berylem, otrzymanych w Instytucie Wysokich Ciśnień PAN techniką wzrostu w wysokim ciśnieniu. Wykazały one istnienie silnego pasma absorpcyjnego w zakresie 400 nm, które umożliwia zastosowanie przedmiotowego materiału jako konwertera optycznego. Przeprowadzono również pomiary białej diody, wykonanej przez złożenie konwertera GaN:Be z niebieską diodą pompujacą. Pomiary te wykazały dobre odwzorowanie światła białego w tej konstrukcji i otwierają drogę do budowy monolitycznych diod na podłożach GaN domieszkowanych berylem.

Wtorek, 24 stycznia 2012 r.,  godzina 13:30

Prof. dr A. K. Drukier
(BioTraces Inc. and George Mason University, Fairfax, VA, USA)

Magnetic NanoTechnology for Biomedical Applications


Large progress has been made in the prevention and treatment of cardiovascular diseases (CVD), but it remains the leading cause of death through the Western world. About 35% of death is due to CVD, i.e. about twice the death toll due to cancer. Hyperlipemia is a well-known risk factor for CVD, but about half of coronary events occurs with people with "normal" level of cholesterol. The current focus is on better understanding of correlations between inflammation, atherogenesis, and unstable plaque.

Using invasive methods, there is a good correlation between instable angina and temperature of plaque. Also the pH is different in stable and unstable plaques. Using the invasive methods, the difference of temperature between the flowing blood and the plaque was measured to be:

A) in normal subjects dT=0.01-0.02 oC;
B) subjects with stable angina dT = 0.09-0.21 oC;
C) subjects with unstable angina dT= 0.9-2.3 oC.

The heterogeneity across the plaque was estimated to be 20% in stable angina and 40% in unstable angina and 67% in acute mycordial infracts. There is correlation between plaque temperature and plaque pH. A cut-off at about dT = O(0.2 oC) predicts histology detected macrophages infiltration with a sensitivity of 80% and specificity of 96%. The development of reliable, non-invasive imaging method, which can establish the plaque temperature with a precision better than 0.1 oC and spatial resolution better than 1 mm, will permit fast data accumulation and validation of the hypothesis that temperature correlates with plaque stability.

Inflammation should be detected locally by next generation of imaging methods using magneto nano-technology. We designed a family of such methods based on use of two types of linkers Ab==linker(T)==NB(1) and Ab==linker(NT)==NB(2), wherein linker (1) is a temperature sensor and linker(2) is temperature independent. Note, that in both constructs, the same antibody Ab targets well known epitopes of cholesterol, which is an important fraction of plaque.

We will discuss the development of MRI based method for measurement of plaque temperature. Obviously, the existence of plaque is well visible by modern MRI instruments. They essentially measure the density of 1H locally, which is relatively insensitive to temperature. Thus we need to develop the "two contrast media" method. In this proposal we will focus on the implementation by means of low external magnetic field MRI (LEMF-MRI). In LEMF-MRI, the strong magnetic field is provided by the combination of rare earth magnet and the presence of excellent NMR isotope Co59 in SmCo5 and Sm2Co17. M. More specifically, two SM-Co rare magnets materials, SmCo5 and Sm2Co17 have easy to distinguish magnetic field Bs(1) = 19 kGauss and Bs(2)= 29 kGauss, respectively. Thus, the shift of NMR peak in Co59 will be very different for these two "composite" NMR labels. We believe that the "supreme" sensitivity of 0.05 oC and spatial resolution of about 250 microns can be achieved.

We also describe how magnetic nanotechnology permits very specific drug delivery to unstable plaque.

Wtorek, 10 stycznia 2012 r.

dr hab. Andrzej Witowski

Magnetospektroskopia warstw C na SiC w podczerwieni


Jedną z możliwości stworzenia grafenu w postaci użytecznej dla elektronikijest jego wytworzenie na podłożu z węgliku krzemu. Niestety taki procesnie jest idealny i na powierzchni SiC powstają różne ułożenia warstwwęgla, które mogą mieć też różne własności fizyczne, w tym także różnestruktury pasmowe. Magnetospektroskopia pozwala na charakteryzację takichwarstw a także na badanie ich zachowań. Przedstawione wyniki pokażą, że napowierzchni SiC obok różnej jakości grafenu mamy do czynienia także zestrukturami oddziaływującymi tworzącymi tak zwane warstwy podwójnei potrójne.

Wtorek, 13 grudnia 2011 r.

mgr Maja Czoków
(Wydział Matematyki i Informatyki UMK)

Optymalizacja kształtów geometrycznych za pomocą układów sprężynowych w przestrzeni 3D


Tematem seminarium będzie algorytm generujący i uczący układy sieci sprężynowych. Celem nauki jest dopasowanie fizycznych parametrów sprężyn tak, aby sieć osiągnęła określone mechaniczne zachowania w odpowiedzi na fizyczne wejścia. Na seminarium zostaną również przedstawione wyniki zwrócone przez algorytm oraz ich analiza numeryczna.

Wtorek, 29 listopada 2011 r.

dr Piotr Wojnar
(Instytut Fizyki PAN)

Aktywacja luminescencji okołoprzerwowej w nanodrutach tellurkowych


Nanodruty wykonane z półprzewodników z prostą przerwą energetyczną mogą zostać wykorzystane do budowy efektywnych źródeł i detektorów światła. Jednakże początkowe badania nanodrutów tellurkowych (ZnTe, ZnMgTe, ZnMnTe) wytworzonych przy użyciu epitaksji z wiązek molekularnych wykazały brak przejść optycznych związanych z ich przerwą energetyczną.
Seminarium poświęcone będzie ostatnim badaniom nad heterostrukturami osiowymi i radialnymi w nanodrutach tellurkowych, w których zaobserwowane zostały okołoprzewowe przejścia optyczne. Omówione zastaną warunki wzrostu prowadzące do aktywacji optycznej nanodrutów ZnTe/ZnMgTe, ZnMgTe/ZnMgTe, ZnMnTe/ZnMgTe typu 'core/shell' oraz kropek kwantowych CdTe w nanodutach ZnTe.

Wtorek, 22 listopada 2011 r.

mgr Mateusz Sikora
(Instytut Fizyki PAN)

Samo-składające się układy nanocząstek: przezroczyste przewodniki (ITO) i bio-funkcjonalizowane nanocząstki złota


Postęp ostatnich lat w dziedzinie produkcji nanocząstek o precyzyjniezdefiniowanym składzie i rozmiarze pozwala na wykorzystanieich jako składników nowoczesnych materiałów i urządzeń. Dzięki funkcjonalizacjipowierzchni nanocząstek za pomocą związków organicznych czy biomolekuł,udaje się tworzyć samo-składające się układy biosensoryczne, pozwalającena przykład na wczesną diagnozę zawału serca. Nanocząstki takie są też wykorzystywane ww przezroczystych materiałach do produkcji ekranów czyw procesie produkcji pamięci komputerowych następnej generacji.

Teoretyczny opis różnych rodzajów układów nanocząstek jest nadal niewystarczający,a złożoność nie pozwala na zastosowanie modeli atomowych. Współpracaz ośrodkami w Irlandii i Niemczech pozwoliła na wykorzystanie danycheksperymentalnych i modeli o różnym stopniu złożonoścido budowy modelu gruboziarnistego, pozwalającego w efektywny sposóbbadać duże układy nanocząstek. Podczas seminarium zaprezentujętrzy układy, do których z sukcesem model został zastosowany.

Wtorek, 8 listopada 2011 r.

prof. nzw. dr hab. Ryszard Buczko
(Instytut Fizyki PAN)

Studnia kwantowa PbTe/(Pb,Sn)Te - odpowiednik trójwymiarowego izolatora topologicznego


Używając przybliżenia masy efektywnej liczymy stany elektronowe studni kwantowej Pb1-xSnxTe/PbTe. Dla odpowiednio dużego składu cyny kolejność symetrii pasm przewodnictwa i walencyjnego jest odwrotna w studni i w barierze. Z tego powodu, dla dostatecznie szerokiej studni wytworzonej w kierunku [111], otrzymujemy przewidziane już wcześniej stany bezprzerwowe na obu międzypowierzchniach. Dla każdej międzypowierzchni opisane sś one przez cztery stożki Diraca (po jednym dla czterech dolin wokół czterech punktów L w strefie Brillouina). Przy zmniejszaniu szerokości studni stany zlokalizowane na przeciwległych międzypowierzchniach zaczynają ze sobą oddziaływać. Powoduje to otwieranie się przerw energetycznych. Dla trzech dolin leżących ukośnie w stosunku do kierunku wzrostu, oddziaływanie to jest dużo silniejsze niż dla doliny leżącej w kierunku [111], dla której przerwa otwiera się znacznie wolniej. Dla odpowiednio dobranych parametrów studni możemy więc otrzymać heliakalne spinowo niezdegenerowane stany Diraca, związane jedynie z jedną doliną, o własnościach analogicznych do własności stanów powierzchniowych trójwymiarowego izolatora topologicznego. Daje to możliwość badania własności fermionów Diraca przy użyciu dobrze znanych struktur kwantowych.

Wtorek, 25 października 2011 r.

dr Włodzimierz Ungier
(Instytut Fizyki PAN)

Spinowa siła Lorentza towarzysząca oddziaływaniu Rashby w warunkach elektrycznego rezonansu spinowego


Elektryczny rezonans spinowy wzbudzany przez prąd mikrofalowy w dwuwymiarowym gazie elektronowym został opisany w ramach rozszerzonego modelu Drudego. rf prąd elektryczny indukuje rf pole Rashby, które wzbudza precesję spinów elektronowych. Prędkość elektronu ma dwie wzajemnie zależne składowe, pędową oraz spinową. Zatem prąd jak i moc absorpcji mikrofalowej zawierają addytywną składową zależną od spinu.
W warunkach rezonansu spinowego oddziaływanie Rashby jest równoważne działaniu na elektron pewnej siły proporcjonalnej do częstości precesji.

Wtorek, 18 października 2011 r.

Prof. Mikhail Brik
(Institute of Physics, University of Tartu, Estonia)

Electronic and elastic properties of metal nitrides XN (X = Sc, Ti, V, Cr, Zr, Nb)


The physical properties of the transition metal nitrides XN (X = Sc, Ti, V, Cr, Zr, Nb) represent a unique combination of high hardness, high melting point and metallic conductivity, which makes them suitable for many important technological applications, e.g. coating, corrosion resistance on machine tooling etc. In addition, relatively high superconducting temperature has been reported for a number of compounds from this group.
In the present work, the electronic and elastic properties of a series of the transition metal ion mononitrides (ScN, TiN, VN, CrN, ZrN, NbN) have been modeled in the framework of ab initio plane wave spin-polarized calculations using the generalized gradient and local density approximations.
The systematic variation of the calculated properties of these compounds with changes of the transition metal was followed. For the first time the calculated tensors of the elastic constants and elastic compliance constants were used for the analysis and visualization of the directional dependence of the Young's moduli. It was shown that ScN and VN can be characterized as more or less elastically isotropic materials, whereas in TiN, CrN, ZrN, and NbN the Young's moduli vary significantly in different directions. The maximal values of the Young's moduli are along the crystallographic axes, the minimal values are along the bisector direction in the coordinate planes; the difference between them in the case of CrN exceeds one order of magnitude.
In addition, pressure dependence of the characteristic "transition metal ion - nitrogen" distances has been modeled by the second order polynomial. Such a detailed analysis of the elastic and structural properties can be very useful for prediction of behavior of these compounds under extreme conditions.

Wtorek, 11 października 2011 r.

mgr Krzysztof Kolwas
(Instytut Fizyki PAN)

Nielokalne przewodnictwo w mikrostrukturach PbTe/PbEuTe


Odkrycie fazy Kwantowego Spinowego efektu Halla (QSHE) w studniach kwantowych HgTe/HgCdTe odnowiło w ostatnim czasie zainteresowanie heterostrukturami półprzewodników wąskoprzerwowych. "Odciskiem palca" tego zjawiska jest pojawienie się skwantowanego nielokalnego napięcia pochodzącego od prądów krawędziowych. Okazuje się, że w związkach IV-VI również możliwe jest odwrócenie struktury pasmowej wywołane oddziaływaniem spin-orbita. W szczególności wiadomo, że PbTe i SnTe mają wzajemnie odwrócone pasma (przewodnictwa i walencyjne). Z tego powodu materiały te wydają się być interesujące w kontekście poszukiwań izolatorów topologicznych.

Celem naszych prac było eksperymentalne poszukiwanie śladów przewodnictwa krawędziowego w mikrostrukturach wytworzonych ze studni kwantowych PbTe. Podczas seminarium zaprezentuję wyniki tych eksperymentów, oraz wnioski dotyczące możliwości istnienia fazy izolatora topologicznego w związkach IV-VI, a także inne potencjalne źródła sygnałów nielokalnych.

Wtorek, 4 października 2011 r.

prof. dr hab. Marek Godlewski
(Instytut Fizyki PAN)

50 lat układów scalonych


W roku 1961 wprowadzono do produkcji pierwsze układy scalone (IC). Od układów zawierających pojedyncze tranzystory doszliśmy obecnie do "cudów techniki" z ilością elementów liczonych w miliardach. Prawdziwym przełomem było opracowanie procesorów do zastosowań najpierw w nowoczesnych kalkulatorach, a obecnie komputerach. Doprowadziło to niezwykle szybkiego rozwoju rynku IC. Po 50 latach rozwoju jest to rynek liczony w setkach miliardów dolarów, a wprowadzenie kolejnych generacji IC doprowadziło do rewolucji w informatyce i elektronice użytkowej.

W czasie referatu omówię historię układów scalonych, ich kolejne generacje jak i przewidywane kierunki ich dalszego rozwoju. Ten ostatni punkt jest wielce ryzykowny. Przykładem jak trudne są prognozy w elektronice jest "wizjonerskie" stwierdzenie, że kiedyś komputery będą ważyły mniej niż jedną tonę.

Wtorek, 21 czerwca 2011 r.

prof. dr hab. Czesław Rudowicz
(Instytut Fizyki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie)

Modelowanie komputerowe w badaniach materii metodami spektroskopowym - na styku teorii i eksperymentu


Paramagnetyczne jony przejściowe z niewypełnioną powłoką elektronową 3d (z grupy żelaza) oraz 4f (z grupy ziem rzadkich) determinują właściwości spektroskopowe, magnetyczne i strukturalne różnych związków, z których wytwarza się wiele materiałów ważnych technologicznie. Dwie podstawowe metody eksperymentalne w badaniach takich materiałów to spektroskopia elektronowego rezonansu magnetycznego (EMR) oraz spektroskopia optyczna. Metody te pozwalają na subtelne badania materii, jonów przejściowych w matrycach laserowych, nadprzewodnikach, półprzewodnikach i związkach biologicznych. Lepsze zrozumienie wyników eksperymentalnych i ich interpretacja wymaga zaawansowanych technik modelowania komputerowego. Modelowanie właściwości spektroskopowych, magnetycznych i strukturalnych jonów przejściowych w różnych związkach ma duże znaczenia dla opracowania materiałów o charakterystykach odpowiednich dla określonych zastosowań technologicznych. Przedstawimy w sposób poglądowy wymienione metody eksperymentalne oraz rolę modelowania komputerowego opartego na teorii pola krystalicznego oraz Hamiltonianu spinowego. Dla ilustracji omówimy wyniki bada? kontynuowanych w Instytucie Fizyki ZUT w Szczecinie w ostatnich latach.

Środa, 1 czerwca 2011 r.,  godzina 10:00,  sala 203

Mr Francois Horreard
(NanoSIMS Atom Probe Sales Product Manager, CAMECA NanoSIMS & 3D Atom, Cedex, France)

Introduction to atomic tomography probe and application and semiconductor physics



Wtorek, 24 maja 2011 r.

dr Michał Szot
(Instytut Fizyki PAN)

Heterostruktury PbTe/CdTe dla zastosowań optycznych i termoelektrycznych


Heterostruktury półprzewodnikowe PbTe/CdTe to bardzo atrakcyjny system z aplikacyjnego punktu widzenia, ponieważ może on być użyty w postaci studni lub kropek kwantowych PbTe w bardzo wydajnych źródłach światła i detektorach pracujących w obszarze średniej podczerwieni, jak również w przyrządach termoelektrycznych w postaci materiału nano-kompozytowego zawierającego anty-kropki CdTe w matrycy PbTe. W referacie zostaną zaprezentowane i przeanalizowane wyniki pomiarów fotoluminescencji studni i kropek kwantowych PbTe o różnych rozmiarach oraz omówiony zostanie wpływ domieszkowania jonami Eu w na ich widma PL. Ponadto przedstawione zostaną wyniki pomiarów elektrycznych i termoelektrycznych próbek zawierających nano-kompozyt CdT/PbTe z anty-kropkami CdTe o różnych rozmiarach.

Wtorek, 17 maja 2011 r.

Prof. Y. Okamoto
(Nagoya University, Japan)

Biomolecular simulations in generalized ensemble



Wtorek, 17 maja 2011 r.,  godzina 12:00

Prof. Tomasz Gregorkiewicz
(Universiteit van Amsterdam, Amsterdam, Holandia)

Cutting and emitting photons = with Si nanocrystals



Wtorek, 10 maja 2011 r.

prof. dr hab. Michał Rams
(Instytut Matematyczny PAN)




Wtorek, 26 kwietnia 2011 r.

mgr Oleg Proselkov
(Instytut Fizyki PAN)

Micromagnetism of ultrathin (Ga,Mn)As


(Ga,Mn)As is the main test-bed material for testing concepts of future spintronics devices and its magnetic anisotropy is assumed to be reasonably well known both on the ground of understanding of the experimental data and on the level of a description its microscopic origins. However, some very recent studies have brought new insights into the magnetic anisotropy of thin and ultrathin (Ga,Mn)As [1-4].
As all these findings indicate that the long celebrated macrospin approach [5] to the phenomenological description of the magnetic anisotropy may cease its validity in ultrathin layers, an examination of the conditions of the macrospin approach applicability in this technological important case will be presented. Firstly, we investigate the thickness dependence of the Curie temperature in progressively thinned 15 nm thick GaMnAs, finding its constant decrease on thinning - both Mn gradient and surface traps are called to explain this finding. Secondly, we focus on magnetic anisotropy of 4 nm thin layer. It will be shown that a self consistent description of the experimental data in such a layer on the grounds of macrospin approach is possible only above a certain temperature, above which signatures of blocked superparamagnetic response disappears (25 K in this case).

[1] M. Sawicki, et al., Nature Phys. 6, 22 (2010).
[2] S. Piano, et al., arXiv:1010.0112.
[3] D. Chiba et al., Phys. Rev. Lett. 104, 106601 (2010).
[4] A. Werpachowska and T. Dietl, Phys. Rev. B 82, 085204 (2010).
[5] K.-Y. Wang, et al., Phys. Rev. Lett., 95, 217204 (2005).

Wtorek, 19 kwietnia 2011 r.

dr hab. Janusz Sadowski
(Instytut Fizyki PAN i Max-Lab, Uniwersyetet w Lund, Szwecja)

Efekt Casimira - propozycja teoretyczna, eksperymentalna weryfikacja, znaczenie i potencjalne wykorzystanie w skali "nano"


Efekt Casimira wynika z kwantowych flukuacji próżni i wiąże się z występowaniem przyciągania pomiędzy dwiema, umieszczonymi bardzo blisko siebie (w odległościach rzędu 1 mikrometra) powierzchniami przewodnika pozbawionymi ładunku elektrycznego. Efekt został przewidziany teoretycznie w 1948 r przez holenderskiego fizyka H. Casimira.Eksperyment sprawdzający przewidywania teorii w wystarczająco dokładny sposób, został wykonany dopiero w 1997 r. przy użyciu precyzyjnego układu elektromechanicznego przez S. K. Lamoreaux na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Seattle, USA (z dokładnością do 5%), następnie (z dokładnością do 1%), przy użyciu mikroskopu sił atomowych. Późniejsze badania wykazały, że w pewnym szczególnym przypadku efekt Casimira może prowadzić do odpychania się umieszczonych blisko siebie powierzchni. Wyniki pierwszych prac doświadczalnych pokazujących możliwość uzyskania siły odpychającej w efekcie Casimira zostały opublikowane przez F. Capasso i współautorów, w Nature w 2009. Niedawno pokazano możliwość zastosowania efektu Casimira w konstrukcjach nanoprzełączników (Phys. Rev. A 82, 010101(R) (2010) ). Wydaje się, że efekt Casimira zostanie wykorzystany w nanotechnologii w najbliższej przyszłości.

Wtorek, 12 kwietnia 2011 r.

dr Nevill Gonzalez Szwacki

Klastrowanie magnetycznych jonów metali przejściowych w GaN


Ferromagnetyczne materiały półprzewodnikowe, ze względu na ich potencjalne zastosowanie w spintronice, od kilkunastu lat są przedmiotem intensywnych badań zarówno eksperymentalnych jak i teoretycznych. Szczególnie perspektywiczną metodą otrzymywania półprzewodników magnetycznych (ferro- lub antyferromagnetycznych) jest domieszkowanie GaN jonami chromu, manganu czy żelaza. W tych półprzewodnikach przy pewnych koncentracjach, obserwuje się grupowanie się jonów magnetycznych w klastry drogą dekompozycji spinodalnej. Tematem seminarium bedzie badanie, poprzez obliczenia z pierwszych zasad, własności magnetycznych tych półprzewodników oraz porównanie wyników z eksperymentem.

Wtorek, 05 kwietnia 2011 r.

dr Karol Szałowski
(Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Łódzki)

Opis teoretyczny niejednorodnych układów rozcieńczonych półprzewodników magnetycznych


 ( )( )

Wtorek, 29 marca 2011 r.

dr Michał Boćkowski
(Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Wzrost kryształów GaN w nowej konfiguracji Multi-Feed-Seed, na podłoża "plazmoniczne" do laserów


Istotną własnościć rozcieńczonych półprzewodników magnetycznych jest niejednorodność strukturalna, wynikająca z przypadkowego rozkładu jonów domieszki magnetycznej oraz ewentualnie z geometrii układu (ograniczenia jego symetrii). Warunkuje to możliwość powstawania niejednorodnego uporządkowania magnetycznego, które może być uwzględnione w teoretycznym opisie termodynamiki układów modelujących rozcieńczone półprzewodniki magnetyczne. Przedmiotem seminarium będzie charakteryzacja niejednorodnych uporządkowań magnetycznych w układach rozcieńczonych w ramach metody pola molekularnego.

Jako pierwszy przedstawiony zostanie model teoretyczny rozcieńczonego masywnego półprzewodnika ferromagnetycznego z niejednorodnością wywołaną przypadkowym rozkładem domieszek, w obecności krótkozasięgowych oddziaływań antyferromagnetycznych. Przedyskutowany będzie wpływ wymienionych oddziaływań na diagram fazowy stanu podstawowego oraz temperaturę krytyczną takiego układu, a także przebieg izotermicznych krzywych magnesowania. Rozważania zostaną zilustrowane obliczeniami wybranych wielkości dla (Zn,Mn)Te oraz dla (Ge,Sn,Mn)Te [1,2].

W dalszej części zostanie zaprezentowany model rozcieńczonego magnetyka o strukturze cienkiej trójwarstwy magnetycznej, z oddziaływaniem RKKY pomiędzy spinami zlokalizowanymi. Szczególna uwaga będzie zwrócona na możliwość występowania sprzężenia antyferromagnetycznego pomiędzy warstwami domieszkowanymi magnetycznie oraz na znaczenie kwantowych efektów rozmiaru w opisie własności układu [3].

[1] K. Szałowski, physica status solidi, przyjęto do druku
[2] L. Kilanski, R. Szymczak, W. Dobrowolski, K. Szałowski, V. E. Slynko, E. I. Slynko, PRB 82, 094427 (2010)
[3] K. Szałowski, T. Balcerzak, PRB 79, 214430 (2009)

Wtorek, 22 marca 2011 r.

dr Dariusz Sztenkiel
(Instytut Fizyki PAN)

Oddziaływania wymienne pomiędzy zlokalizowanymi spinami w półprzewodniku półmagnetycznym (Ga,Mn)N


W związku z faktem, że większość magnetycznych izolatorów jest antyferromagnetykami lub ferrimagnetykami, interesujące wydaje się pytanie czy możliwe jest otrzymanie nieprzewodzącego ferromagnetycznego materiału (Ga,Mn)N. W serii prac teoretycznych bazujących na teorii funkcjonału gęstości otrzymano ferromagnetyczne sprzężenie pomiędzy zlokalizowanymi spinami w (Ga,Mn)N. Z uwagi na fakt, że nośniki są silnie zlokalizowane na domieszkach wartość energii wymiany J zanika raczej szybko wraz ze wzrostem odległości pomiędzy jonami Mn-Mn. Możliwość niejednorodnego rozkładu jonów Mn (np. rozkład spinodalny) w matrycy GaN może prowadzić jednak do wystąpienia ferromagnetyzmu w badanym układzie.
Podczas seminarium przedstawione zostaną wyniki szczegółowej analizy strukturalnej i magnetycznej warstw Ga1-xMnxN (x < 3%) otrzymanych metodą MOVPE [1]. Wcześniejsze prace dla x < 1% wykazały izolujący charakter badanych próbek i odpowiedź paramagnetyczną [2] materiału opisaną przy pomocy teorii grup zastosowanej do układu nieoddziałujących jonów Mn3+. Zwiększenie relatywnej koncentracji manganu pozwoliło na zanalizowanie efektu oddziaływań spinowych między najbliższymi sąsiadami Mn-Mn. Wykazano że oddziaływania te są ferromagnetyczne w przypadku jonów Mn3+. Co więcej domieszkowanie krzemem (Ga1-xMnxN:Si) powoduje modyfikację stanu ładunkowego z Mn3+ na Mn2+ i związaną z tym zmianą sprzężenia wymiennego na antyferromagnetyczny. Jednakże, ze względu na krótkozasięgowy charakter oddziaływań, zaobserwowano jedynie paramagnetyczną odpowiedź w próbkach o koncentracji jonów Mn nieprzekraczającej 3%. Z kolei domieszkowanie akceptorami (Mg) wywołuje zmniejszenie anizotropii magnetycznej w Ga1-xMnxN:Mg w porównaniu z Ga1-xMnxN, sugerujące zmianę stanu ładunkowego z Mn3+ na Mn4+ lub fakt delokalizacji dziur na domieszce Mn.

[1] A. Bonanni, M. Sawicki, T. Devillers, W. Stefanowicz, B. Faina, Tian Li, T.E. Winkler, D. Sztenkiel, A. Navarro-Quezada, M. Rovezzi, R. Jakieła, A. Meingast, G. Kothleitner, T. Dietl, (2010) arXiv:1008.2083

[2] W. Stefanowicz, D. Sztenkiel, B. Faina, A. Grois, M. Rovezzi, T. Devillers, F. d'Acapito, A. Navarro-Quezada, Tian Li, R. Jakieła, M. Sawicki, T. Dietl, A. Bonanni, Phys. Rev. B 81, 235210 (2010)

Wtorek, 15 marca 2011 r.

dr Cezary Śliwa
(Instytut Fizyki PAN)

Termodynamiczne i termoelektryczne własności (Ga,Mn)As


Przedstawione zostaną, w nawiązaniu do literaturowych danychdoświadczalnych dla (Ga,Mn)As, wyniki teoretyczne modelu Zeneradotyczące krytycznego zachowania ciepła właściwego i namagnesowania,siły termoelektrycznej w temperaturze pokojowej, elektronowego ciepławłaściwego oraz niskotemperaturowej przewodności. Przedstawione danewskazują, że wartość termodynamicznej gęstości stanów odpowiadaprzypadkowi dziur w paśmie walencyjnym podobnym do znanego z GaAs, awięc przemawiają przeciwko modelowi pasma domieszkowego. Okazuje sięponadto, że własności rozważanego materiału silnie odzwierciedlajązjawiska lokalizacji nośników.

Wtorek, 8 marca 2011 r.

prof. dr hab. Marek Cieplak
(Instytut Fizyki PAN)

Nanoindentacja otoczek wirusów



Wtorek, 22 lutego 2011 r.

prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki
(Instytut Fizyki PAN)

Zitterbewegung - historia i nowe wyniki



Wtorek, 15 lutego 2011 r.

prof. dr hab. Zbysław Wilamowski
(Instytut Fizyki PAN)

Własności transportowe ZnO badane za pomocą elektronowego rezonansu spinowego


Zastosowanie Elektronowego Rezonansu Spinowego (ESR) do badanie elektronów "masy efektywnej" w ZnO pozwala badać ważne własności transportowe.
Zawężenie ruchowe i wymienne szerokoąci rezonansu elektronów donorowych pozwala śledzić mechanizm przejścia MIT, w szczególności efekt tworzenia się quasi-cząstek wraz ze wzrostem koncentracji obsadzonych donorów.
Pojawienie się specyficznego mechanizmu relaksacji spinowej w wyższych temperaturach może być interpretowane jako istnienie dwuelektrodowego, tzn. diamagnetycznego stanu donorowego.
Bardzo ciekawe jest zaobserwowanie pojawienia się rozdzielenia dwóch faz, metalicznej i izolacyjnej, w silnie skompensowanych kryształach, o małej koncentracji elektronów donorowych.
Większość prezentowanych wyników zostało zebranych przez Esterę Michaluk w jej pracy doktorskiej, realizowanej w ramach Projektu POIG.

Wtorek, 18 stycznia 2011 r.

mgr Anna Baranowska-Korczyc
(Instytut Fizyki PAN)

Nanowłókna ZnO otrzymywane metodą elektroprzędzenia - właściwości i zastosowanie


Elektroprzędzenie jest efektywną metodą otrzymywania nanowłókien polimerowych, ceramicznych oraz z innych materiałów organicznych i nieorganicznych, w tym także białek czy komórek. Takie nanostruktury quasi-1D mogą znależć wiele zastosowań w medycynie i biologii (filtry, aktywne opatrunki, imitacje naczyń krwionośnych, systemy uwalniania leków, "nano-rusztowania" dla inżynierii tkankowej) oraz elektronice i optoelektronice do budowy sensorów.

Celem naszych badań było opracowanie metody wytwarzania nanowłókien półprzewodnikowych jako elementów czynnych biosensorów. Za pomocą elektroprzędzenia i następującego po nim wygrzewania otrzymano nanowłókna ZnO i GaN. Nanowłókna te zbudowane są z nanokryształów o strukturze wurcytu. Energia aktywacji wzrostu nanokryształów we włóknach ZnO wynosi 12 kJ/mol. Im wyższa temperatura wygrzewania tym większy rozmiar ziaren i jednocześnie intensywniejsza emisja w obszarze przerwy energetycznej.

Otrzymano również magnetyczne nanowłókna ZnO poprzez domieszkowanie ich jonami żelaza (10% at.). Zarówno struktury domieszkowane i niedomieszkowane ZnO składają się z nanokryształów o rozmiarach ok. 4.5 nm (500°C) i strukturze wurcytu. Nanowłókna ZnO domieszkowane Fe są ferromagnetyczne w temperaturze pokojowej, co umożliwia wykorzystanie ich jako biosensorów.

Nanowłókna ZnO wykorzystano do skonstruowania sensora UV. Prąd wzrastał trzy rzędy wielkości, w momencie gdy włókna były wystawiane na działanie światła (325 nm). Dodatkowo skonstruowany został tranzystor polowy (FET) z obszarem czynnym z nanowłókien ZnO. Obserwowano zmiany charakterystyk I-V (żródło-dren) po zanurzeniu nanowłókien w wodzie i etanolu. Do uzyskania biosensora konieczna była pasywacja powierzchni nanowłókien ZnO poprzez utworzenie na nich otoczki ZnS (nierozpuszczalny w wodzie, słabych kwasach organicznych i zasadach). Następnym etapem naszych badań będzie biofunkcjonalizacja sensora i testowanie go w układach biologicznych.

Wtorek, 11 stycznia 2011 r.

mgr Wojciech Knoff
(Instytut Fizyki PAN)

Właściwości magnetyczne epitaksjalnych warstw (Ge,Mn)Te


Epitaksjalne warstwy Ge1-xMnxTe stanowią obecnie jeden z najciekawszych półprzewodnikowych materiałów ferromagnetycznych, w których temperatura Curie przejścia ferromagnetycznego może osiągać wartość około TC=200 K. Ferromagnetyzm w tych materiałach związany jest z bardzo dużą koncentracją dziur rzędu p~1021 cm-3 oraz relatywnie silnym sprzężeniem wymiennym p-d dwóch podukładów spinowych: zlokalizowanych spinów jonów magnetycznych (Mn2+) oraz spinów zdelokalizowanych nośników w paśmie walencyjnym (mechanizm RKKY). Ciekawą właściwością warstw GeTe i GeMnTe jest to, że można je ultraszybko (czasy rzędu nanosekund) przełączać z postaci amorficznej (izolującej) do polikrystalicznej (przewodzącej) w wyniku lokalnej rekrystalizacji, np. przez naświetlenie laserowe. Tej transformacji towarzyszy przejście paramagnetyk-ferromagnetyk. W niniejszym referacie przedstawione zostaną wyniki pomiarów właściwości strukturalnych oraz magnetycznych epitaksjalnych warstw (Ge,Mn)Te//BaF2 otrzymanych metodą MBE zarówno w postaci monokrystalicznej jak i amorficznej (poddanych rekrystalizacji przy użyciu lasera impulsowego YAG: Nd oraz wiązki elektronowej).

Wtorek, 14 grudnia 2010 r.

Katarzyna Holc
(Instytut Wysokich Ciśnien PAN)

Nowa klasa przyrządów optoelektronicznych - azotkowe matryce laserowe


Potencjalne możliwości zastosowań azotkowych diod laserowych wwyświetlaczach RGB, litografii czy druku wielkoformatowym dużych prędkościwymagają użycia przyrządów charakteryzujących się wysoką mocą optyczną.Jednym ze sposobów realizacji są zintegrowane struktury wieloemiterowe,tzw. mini-matryce laserowe. W trakcie seminarium przedstawię konstrukcjęmini-matryc laserowych na bazie diod InGaN/GaN zrealizowanych wewspółpracy Instytutu Wysokich Ciśnień PAN i firmy TopGaN (spin-off IWCPAN). Omawiane matryce składają się z trzech krawędziowych emiterówlaserowych o wymiarach 700 um x 10 um, umieszczonych na pojedynczym chipie.W szczególności badany był wpływ odległości pomiędzy paskami laserowymi(od 12 do 80 um) na całkowitą emisję z przyrządu. W przeciwieństwie dowcześniejszych konstrukcji, w których obserwowaliśmy silne sprzęganie siępomiędzy emiterami, otrzymaliśmy niezależną emisję z każdego paska.Charakteryzacja sprzężenia była możliwa dzięki pomiarom pola bliskiego idalekiego mini-matryc. Odpowiedzialny za sprzężenie (w starszychkonstrukcjach) wyciek modu optycznego do podłoża został całkowiciewyeliminowany dzięki zastosowaniu nowej konstrukcji okładek falowodu.Uzyskane emitery nowej generacji charakteryzują mocami optycznymi napoziomie 2.5 W.

Wtorek, 7 grudnia 2010 r.

mgr Bożena Sikora
(Instytut Fizyki PAN)

Właściwości i zastosowanie nanocząstek ZnO i ZnO/MgO core/shell w biologii i medycynie


Nanocząstki ZnO i ZnO/MgO core/shell są ostatnio intensywnie badane ze względu na swoje potencjalne zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Poprzez zmianę rozmiarów cząstek można regulować ich właściwości optyczne oraz elektryczne. Są one także interesujące dla farmacji, medycyny i/lub biologii. Naszym celem była synteza i charakteryzacja nanocząstek ZnO i ZnO/MgO core/shell dla zastosowań w biosensorach.

Ze wzrostem rozmiarów nanocząstek ZnO/MgO core/shell pasmo absorpcji ulega przesunięciu w stronę niższych energii (większych długości fal). Do wyznaczenia promieni nanocząstek użyto przybliżenia masy efektywnej[1]. Uzyskane rezultaty porównano z rozmiarami otrzymanymi metodą Mikroskopii Sił Atomowych, dyfrakcji rentgenowskiej oraz z analizą Transmisyjnej Mikroskopii Elektronowej. W zależności od warunków i czasu reakcji otrzymano nanocząstki o promieniu od 4 do 10 nm.

Widmo fotoluminescencji nanocząstek ZnO i ZnO/MgO core/shell przedstawia dwa pasma emisyjne. Pierwsze (wąskie, około 10 nm) obserwowane przy długości fali około 375 nm pochodzi od ekscytonu. Pasmo to zachowuje się analogicznie do pasma absorpcji, ulega przesunięciu w stronę niższych energii wraz ze wzrostem rozmiaru cząstek. Drugie pasmo emisyjne (szerokie, około 100 nm) obserwowane przy długości fali około 530 nm prawdopodobnie pochodzi od defektów powierzchniowych nanocząstek. Pokrycie nanocząstek ZnO tlenkiem magnezu spowodowało wzrost intensywności i stabilności emisji pochodzącej od defektów i charakterystycznej dla nanokrystalicznego ZnO. Dodatkowo MgO zapobiega agregacji nanocząstek ZnO w roztworze.

Z wcześniejszych pomiarów wpływu pH na widma emisyjne i absorpcyjne nanocząstek ZnO wynika, że pasmo emisyjne pochodzące od ekscytonu oraz pasmo emisyjne pochodzące od defektów powierzchniowych nie są czułe na otaczające je środowisko. Dlatego też celem kolejnego etapu badań była pasywacja nanocząsteczek ZnO/MgO core/shell karboksymetylo-beta-cyklodekstryną (CMCD). Wnętrze cyklodekstryny posiada właściwości hydrofobowe, natomiast z zewnątrz cząsteczka posiada właściwości hydrofilowe. Dzięki hydrofobowości wnętrza cyklodekstryna może tworzyć kompleksy inkluzyjne z czżsteczkami hydrofobowymi.

Wykonano badania Rezonansowego Transferu Energii (FRET) pomiędzy nanocząstkami ZnO/MgO pokrytymi beta-cyklodekstryną a barwnikiem organicznym czerwienią nilu wbudowanym w otwory cyklodekstryny. Wybrano czerwień nilu, ponieważ jej fotoluminescencja zależy od temperatury, czyli jest czuła na środowisko zewnętrzne i potencjalnie może być detektorem oraz jej widmo absorpcji pokrywa się z widmem luminescencji ZnO/MgO pochodzącym od defektów powierzchniowych. Jest to układ potencjalnie czuły na środowisko zewnętrzne i możliwy do wykorzystania wewnątrz organizmów żywych.

[1] S. Monticone et al., J. Phys. Chem. B. 102, 2854, (1998).

Acknowledgements: The research was partially supported by the European Union within European Regional Development Fund, through grant Innovative Economy (POIG.01.01.02-00-008/08) and was partially supported by the Ministry of Science and Higher Education (Poland) through Grant No. N515 015 32/0997 and No. N N518 424036.

Wtorek, 30 listopada 2010 r. Seminarium nie odbyło się.

dr Karol Szałowski
(Katedra Fizyki Ciała Stałego, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Łódzki)

Opis teoretyczny niejednorodnych układów rozcieńczonych półprzewodników magnetycznych


Istotną własnością rozcieńczonych półprzewodników magnetycznych jest niejednorodność strukturalna, wynikająca z przypadkowego rozkładu jonów domieszki magnetycznej oraz ewentualnie z geometrii układu (ograniczenia jego symetrii). Warunkuje to możliwość powstawania niejednorodnego uporządkowania magnetycznego, które może być uwzględnione w teoretycznym opisie termodynamiki układów modelujących rozcieńczone półprzewodniki magnetyczne. Przedmiotem seminarium będzie charakteryzacja niejednorodnych uporządkowań magnetycznych w układach rozcieńczonych w ramach metody pola molekularnego.

Jako pierwszy przedstawiony zostanie model teoretyczny rozcieńczonego masywnego półprzewodnika ferromagnetycznego z niejednorodnością wywołaną przypadkowym rozkładem domieszek, w obecności krótkozasięgowych oddziaływań antyferromagnetycznych. Przedyskutowany będzie wpływ wymienionych oddziaływań na diagram fazowy stanu podstawowego oraz temperaturę krytyczną takiego układu, a także przebieg izotermicznych krzywych magnesowania. Rozważania zostaną zilustrowane obliczeniami wybranych wielkości dla (Zn,Mn)Te oraz dla (Ge,Sn,Mn)Te [1,2].

W dalszej części zostanie zaprezentowany model rozcieńczonego magnetyka o strukturze cienkiej trójwarstwy magnetycznej, z oddziaływaniem RKKY pomiędzy spinami zlokalizowanymi. Szczególna uwaga będzie zwrócona na możliwość występowania sprzężenia antyferromagnetycznego pomiędzy warstwami domieszkowanymi magnetycznie oraz na znaczenie kwantowych efektów rozmiaru w opisie własności układu [3].

[1] K. Szałowski, physica status solidi, przyjęto do druku
[2] L. Kilanski, R. Szymczak, W. Dobrowolski, K. Szałowski, V. E. Slynko, E. I. Slynko, PRB 82, 094427 (2010)
[3] K. Szałowski, T. Balcerzak, PRB 79, 214430 (2009)

Wtorek, 16 listopada 2010 r.

doc. dr hab. Andrzej Wawro
(Instytut Fizyki PAN)

Przestrzenna modyfikacja anizotropii magnetycznej warstwy Co indukowana strukturyzowaną warstwą buforową


Jedną z metod uzyskania przestrzennej modyfikacji anizotropii magnetycznej w cienkich warstwach jest zastosowanie strukturyzowanej warstwy buforowej. W prezentowanej pracy wykorzystana jest silna zależność anizotropii cienkiej warstwy magnetycznej Co od jej grubości oraz rodzaju bufora. Stosując bufor w postaci samoorganizujących się wysp Au (o rozmiarach rzędu 100 nm) na powierzchni warstwy Mo otrzymany został układ kropek magnetycznych (warstwa Co na powierzchni wyspy Au) rozmieszczonych w matrycy magnetycznej (warstwa Co osadzona na powierzchni Mo pomiędzy wyspami Au). W zależności od grubości warstwy Co badany układ charakteryzuje się różnymi wzajemnymi konfiguracjami namagnesowania kropki - matryca. Cechą charakterystyczną kropek pozwalającą na ich potencjalne zastosowania jest ich jednodomenowa struktura. Przedstawione zostaną wyniki obrazujące procesy magnesowania badanego układu (stosowane techniki: PMOKE, MFM) oraz omówiony będzie wpływ czynników odpowiedzialnych za obserwowane właściwości takie jak: stany namagnesowania oraz mechanizmy przemagnesowania kropek.

Wtorek, 9 listopada 2010 r.

doc. dr hab. Elżbieta Guziewicz
(Instytut Fizyki PAN)

ZnO w elektronice - co nowego?


W ciągu ostatnich kilku lat obserwujemy duże i wciąż rosnące zainteresowanie tlenkiem cynku, który staje się jednym z najintensywniej badanych materiałów półprzewodnikowych. Związane jest to z całą gamą jego możliwych aplikacji. Początkowo uważany głównie za podłoże do wzrostu GaN, teraz ZnO badany jest także jako materiał do stosowania w urządzeniach elektronicznych i optoelektronicznych, w bateriach słonecznych, przezroczystych tranzystorach, organicznej elektronice, czy w pamięciach trójwymiarowych.

Na seminarium podejmę próbę pokazania postępu w badaniach nad tym materiałem, jaki obserwujemy w ostatnich latach. Pokażę także, w jakich kierunkach prowadzone są prace nad ZnO w laboratorium ALD i jak otrzymywane wyniki lokują się na tle wyników prezentowanych przed inne grupy na świecie.

Wtorek, 2 listopada 2010 r.

mgr Wiktor Stefanowicz
(Instytut Fizyki PAN)

Anizotropia magnetyczna warstw epitaksjalnych (Ga,Mn)As na podłożu GaAs o orijentacji (113)A


Podczas seminarium zaprezentuję i omówię wyniki pomiarów anizotropiimagnetycznej epitaksjalnych warstw (Ga,Mn)As wyhodowanych na podłożu GaAs oorientacji (113)A. Wybór takiej orientacji podłoża GaAs jest umotywowanytym, że kierunek wzrostu warstwy różni sie od głównych kierunkówkrystalograficznych (Ga,Mn)As, co pozwala na porównanie wynikóweksperymentalnych z przewidywaniami teoretycznymi (obliczonymi zzastosowaniem modelu p-d Zenera) w bardziej ogólnym przypadku. Do badańpróbek wykorzystano różne techniki pomiarowe: SQUID (nadprzewodnikowyinterferometr kwantowy), FMR (spektroskopia rezonansu ferromagnetycznego),PMOKE (magnetooptyczny efekt Kerra w konfiguracji polarnej). Zależnośćkierunku namagnesowania od przyłożonego pola, zmierzona przy pomocy SQUID'a,opisuje się przy uwzględnieniu kubicznej i dwóch jednoosiowych anizotropii.Wartość kubicznej stałej anizotropii jest proporcjonalna do czwartej potęginamagnesowania nasycenia, zaś wartości jednoosiowych stałych anizotropii sąproporcjonalne do kwadratu namagnesowania nasycenia. Podobnie jak i wprzypadku warstw (Ga,Mn)As wyhodowanych na podłożu (001) GaAs, w badanychpróbkach zachodzi reorientacja spinowa z kierunku łatwego [-110] w wysokichtemperaturach do pary kierunków łatwych [100] i [010] w niskichtemperaturach.

Obliczenia teoretyczne przeprowadzone w ramach modelu p-d Zenera [T. Dietl,et al., Science 287, 1019 (2010)] odtwarzają amplitudę epitaksjalnejanizotropii jednoosiowej, ale nie dają zgodne z doświadczeniem wartościkubicznej stałej anizotropii. Dla wyjaśnienia jednoosiowej anizotropiimagnetycznej z osią łatwą w kierunku [-110] niezbędne jest wprowadzeniedodatkowego naprężenia, podobnie jaki i w (001) (Ga,Mn)As.

Taki nietrywialny układ anizotropii magnetycznej pozwala na przemagnesowanieprostopadłej składowej namagnesowania polem magnetycznym, skierowanym wpłaszczyźnie próbki, co zostało potwierdzone przy pomocy pomiarów PMOKE.

Praca została wykonana przy wsparciu finansowym z projektu europejskiegoFunDMS Advanced Grant within the "Ideas" 7th Framework Programme of the EC,sieci naukowej SemiSpinNet (PITN-GA-2008-215368), grantu MNiSW2048/B/H03/2008/34.

Wtorek, 26 października 2010 r.

Dr. Wanlin Guo
(Institute of Nano Science, Nanjing University of Aeronautic and Astronautics Nanjing, Chiny)

Tunable magnetization in nanomaterials and systems


At nanoscale, matters show distinctly different behaviors from their bulk materials mainly due to the strong coupling between the local fields of matter consisting of charge, electronic structures, orbital and spin states and external applied fields. Such nanoscale multifield couplings can turn very common materials such as carbon, even insulating boron nitride, into functional nanomaterials with fantastic properties we expected for nanoelectronics and spintronics. We recently found that the magnetism in graphene nanoribbons on silicon substrates can be tuned linearly by applied bias voltage (Phys. Rev. Lett., 103, 187204, 2009), and this novel magnetoelectric effect is robust to material and geometry variations (Phys. Rev. B 81, 155428, 2010). Tunable magnetism has also been found in other nanomaterials (ACS Nano 4, 2124, 2010;  J. Am. Chem. Soc. 132, 10215, 2010). Contrast to the zero-gap graphene, Hexagon-BN layers (white graphene) and rolled-up nanotubes are generally insulating, but the wide gap in them can be closed in BN nanoribbons by electric fields and narrowed by reduced tube diameter or local curvature radius. What is more, long-range ferromagnetic order can be induced in boron-nitride nanotubes by fluorination and tuned by pressure (J. Am. Chem. Soc. 131, 6874, 2009). Such ferromagnetic nanomaterials may open up new vistas in functional devices compatible with silicon-based technology.

Wtorek, 19 października 2010 r. ,  godzina 15:00

Prof. Boris Aronzon
(Instytut Kurczatowa, Moskwa)

Ferromagnetic ordering in 2D semiconducting structures: GaAs/InGaAs/GaAs quantum wells with remote Mn delta layer


Wtorek, 12 października 2010 r.

Prof. Bernard Jusserand
(Institut des Nanosciences de Paris, Francja)

Son et lumiere


        Semiconductor superlattices are well known as periodically modulated stacks to modify and control electronic and photonic properties in bulk materials and to design novel functionalities for transport and optoelectronic devices, including Bloch oscillation or strong coupling for exciton polaritons in microcavities.
        In this talk, I will describe some new ideas, developed in the past few years, to transfer these concepts in the field of acoustic phonons in multilayers. I will shortly recall the concept of folded acoustic phonons in superlattices and focus on the recently demonstrated acoustic nanocavities. I will also discuss the modification due to the inclusion of acoustic nanocavities inside photonic microcavities. Theoretical analysis in the elastic approximation and experimental results by high resolution Raman scattering and femtosecond pump-probe transient reflectivity on GaAs/AlAs structures will then be reported.
        We have demonstrated acoustic nanodevices as efficient generators and detectors of coherent quasi-monochromatic acoustic wave packets with frequencies up to the terahertz and the possibility to propagate such acoustic pulses on macroscopic distances at low temperature.
        We have also developed high resolution Raman studies (10-2 cm-1) of the intrinsic lifetime of acoustic cavity modes at 1 Thz. I will report on the measured dependence of this lifetime with the finesse of the acoustic cavities and show the important role played by the finite acoustic phonon lifetime, due to lattice anharmonicity, and inhomogeneous contributions due to interfaces fluctuations, to be compared with the very small wavelength (5 nm) of the acoustic waves in our structures.

Wtorek, 15 czerwca 2010 r.

prof. dr hab. Andrzej M. Oleś
(Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Jagielloński, Kraków)

Splątanie kwantowe w perowskitach RVO3


        Przedstawione zostaną wybrane własności magnetyczne perowskitów RVO3 w ramach spinowo-orbitalnego modelu nadwymiany oraz przyczyny splątania kwantowego decydującego o własnościach tych związków w obszarze skończonych temperatur. Niektóre konsekwencje splątania kwantowego to charakterystyczny diagram fazowy oraz dimeryzacja ferromagnetycznych oddziaływań wymiany w fazie C-AF w YVO3. W izolatorach Motta ze splątaniem kwantowym konieczna jest nowa interpretacja tzw. reguł Goodenough'a-Kanamori'ego, które podają związek uporządkowania magnetycznego z orbitalnym.

Wtorek, 11 maja 2010 r.

mgr Tomasz Krajewski
(Instytut Fizyki PAN)

Badania elektryczne cienkich warstw tlenku cynku (ZnO) otrzymanych w niskotemperaturowym wzroście metodą Atomic Layer Deposition


        Podczas seminarium zaprezentuję i omówię wyniki pomiarów parametrów elektrycznych cienkich warstw ZnO, otrzymanych w niskotemperaturowym procesie ALD. Badania, które prowadziłem dotychczas w ramach Studiów Doktoranckich w IF PAN, obejmowały analizę efektów Halla i Schottky'ego na warstwach ZnO osadzanych w różnych warunkach, w kontekście zastosowań tych warstw w elektronice 3-D (nowe pamięci konstruowane w architekturze cross-bar, w których złącze Schottky'ego oparte na ZnO pełni rolę selektora) oraz jako przezroczysty tlenek przewodzący (TCO). Przedmiotem dyskusji będzie zatem wpływ warunków sekwencyjnego procesu wzrostu ALD (temperatura, czasy pulsów prekursorów, czasy płukania) na właściwości elektryczne otrzymanych warstw ZnO. W trakcie wystąpienia omówię wymagania, jakie wspomniane wyżej możliwe zastosowania nakładają na parametry elektryczne warstw ALD-ZnO.

Wtorek, 27 kwietnia 2010 r.

doc. dr hab. Mai Suan Li
(Instytut Fizyki PAN)

Search for new drugs to cope with swine flu


        Since March 2009, the rapid spread of infection during the recent H1N1 swine flu pandemic has raised concerns of a far more dangerous outcome should this virus become resistant to current drug therapies. Currently Osetamivir (Tamiflu) is intensively used for the treatment of influenza, and is reported effective for 2009 H1N1 virus. However, as this virus is evolving fast, some drug-resistant strains are emerging. Therefore, it is critical to seek alternative treatments and identify the roots of drug resistance. In this talk general aspects of the drug design and avian as well as swine influenza will be discussed. Using all-tom simulations one can find several potential novel compounds which can fight with H1N1 virus better than the existing commercial drug Tamiflu.

Wtorek, 20 kwietnia 2010 r.

mgr Anna Dyrdał
(Wydział Fizyki, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu)

Topologiczny spinowy efekt Halla w półprzewodnikach IV-VI i w grafenie


        Jednym z zasadniczych celów elektroniki spinowej jest dążenie do miniaturyzacji układów pamięci, podwyższanie prędkości przetwarzania informacji oraz projektowanie nowych, szeroko rozumianych urządzeń spintronicznych wykorzystujących na równi z ładunkiem elektronu jego spinowy stopień swobody i stanowiących uzupełnienie lub alternatywę dla elektroniki konwencjonalnej. Problemem jest tu jednak sposób manipulacji spinem, który zasadniczo jest czuły na pole magnetyczne, co implikuje konieczność stosowania materiałów magnetycznych lub zewnętrznych magnesów. Istnieją jednak efekty pozwalające na manipulację spinem wykorzystując pole elektryczne. Takim efektem jest właśnie spinowy efekt Halla (SHE), który w ogólności polega na indukowaniu prądem ładunkowym poprzecznej akumulacji spinowej w układach wykazujących silne oddziaływanie spin-orbita. SHE ma swoje źródło w spinowo-zależnych efektach rozproszeniowych (typu "skew scattering" i "side jump") związanych z obecnościć domieszek lub defektów oraz topologia struktury energetycznej. Efekty topologiczne stały się ważnym problemem w teoretycznych rozważaniach nad SHE, z uwagi na związany z nimi wkład do przewodnictwa spinowego, który zależy również od stanów elektronowych poniżej poziomu Fermiego. W tym kontekście rozpoczęto badania nad tzw. izolatorami spinowymi, a więc materiałami w których jest możliwe obserwowanie prądu spinowego nawet gdy potencjał chemiczny leży wewnątrz przerwy energetycznej.        Podczas seminarium zaprezentuję otrzymane wyniki teoretyczne dotyczące wkładu topologicznego do SHE w układach charakteryzujących się liniową zależnością dyspersyjną: półprzewodniki IV-VI, grafen.
W przypadku półprzewodników IV-VI, wykorzystując model oparty na hamiltonianie Dimmocka, udało się pokazać, że SHE nie znika tylko wtedy, gdy istnieje asymetria między pasmem walencyjnym i przewodnictwa, a zależność przewodnictwa w funkcji potencjału chemicznego pokazuje, że SHE jest niezerowy nawet gdy potencjał chemiczny leży w przerwie energetycznej (izolator spinowy) [1].
W przypadku grafenu wykorzystany został model diracowskich fermionów, a poza wewnętrznym oddziaływaniem spinowoorbitalnym uwzględnione zostało także oddziaływanie spin-orbita typu Rashby. W ramach tego modelu przeanalizowane zostało zachowanie SHE w grafenie wykazującym zarówno zachowanie półprzewodzące jak i metaliczne [2].
[1] A. Dyrdał, V. K. Dugaev, J. Barnaś, Spin Hall Effect in IV - VI semiconductors, EPL 85, 67004 (2009);
[2] A. Dyrdał, V. K. Dugaev, J. Barnaś, Spin Hall effect in a system of Dirac fermions in the honeycomb latticewith intrinsic and Rashba spin-orbit interaction, Phys. Rev. B 80, 155444 (2009).

Wtorek, 13 kwietnia 2010 r.

mgr Tomasz Kazimierczuk
(Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego)

Przekaz energii i spinu między samo-organizującymi się kropkami kwantowymi CdTe/ZnTe


        Mimo wieloletnich badań fizyka kropek kwantowych wciąż kryje wieletajemnic. Zdanie to jest prawdziwe szczególnie w odniesieniu do mniejpoznanych układów heterostruktur grup II-VI, jak np. układu CdTe/ZnTeinteresującego ze względu na możliwość wprowadzenia do kropek pojedynczychatomów manganu jako zlokalizowany spin 5/2.        W referacie przedstawione zostaną wyniki naszych badań nad kropkamikwantowymi CdTe/ZnTe ze szczególnym uwzględnieniem eksperymentówpobudzania quasi-rezonansowego. Występujące w takim reżimiecharakterystyczne rezonanse wzbudzenia zinterpretowane zostały jako wynikobecności pośredniczącej kropki kwantowej w sąsiedztwie kropki emitującej.Między takimi sprzężonymi kropkami obserwuje się skuteczny przekaz energiioraz polaryzacji spinowej. Podczas wystąpienia przywołane zostaną wynikieksperymentalne potwierdzające interpretację obserwowanych rezonansów.Przyjrzymy się również ich własnościom, znajdującym zastosowanie dooptycznej orientacji pojedynczych atomów manganu umieszczonych w kropcekwantowej.

Wtorek, 30 marca 2010 r.

dr Agata Kamińska
(Instytut Fizyki PAN)

Badania domieszki iterbu w InP metodą spektroskopii wysokociśnieniowej


        W swojej prezentacji przedstawię wyniki badań wpływu ciśnienia hydrostatycznego na widma luminescencji i prawdopodobieństwa przejść wewnątrzkonfiguracyjnych jonów Yb3+ w matrycy kubicznego wąskoprzerwowego półprzewodnika InP. Badania te wykazały nadspodziewanie silną zależność energii linii luminescencji od ciśnienia (tzw. współczynnika ciśnieniowego luminescencji dEPL/dp) oraz spadek prawdopodobieństw przejść radiacyjnych przy zwiększaniu ciśnienia od atmosferycznego do około 6 GPa. Opracowany model teoretyczny opisujący uzyskane wynki eksperymentalne wykazał, że za ciśnieniowe zachowanie luminescencji w zakresie do 6 GPa odpowiedzialny jest wzrost oddziaływania spin-orbita. Wzrost ten powodowany jest przez wzmacniane ciśnieniem efekty kowalencyjne, tzn. rosnące mieszanie funkcji falowych jonów Yb3+ i otaczających je jonów P3-.
        Przy dalszym zwiększaniu ciśnienia powyżej 6 GPa zaobserwowano wyraźne zmniejszenie współczynnika ciśnieniowego oraz wzrost prawdopodobieństw przejść radiacyjnych. W celu wytłumaczenia tego efektu przeprowadzono dodatkowo ciśnieniowe pomiary zależności krawędzi absorpcji InP. Uwzględniając wartości potencjałów deformacyjnych dla minimum pasma przewodnictwa i maksimum pasma walencyjnego wyznaczono współczynniki ciśnieniowe tych pasm. Uzyskane wyniki wskazują, że zmniejszenie zależności energii linii luminescencji od ciśnienia obserwowane powyżej 6 GPa może wiązać się z oddziaływaniem pomiędzy poziomem akceptorowym Yb3+ a wierzchołkiem pasma walencyjnego InP, które krzyżują się przy tym ciśnieniu, albo ze zmianami w ciśnieniowej zależnościi oddziaływania spin-orbita.

Wtorek, 23 marca 2010 r.

dr Marek Korkusiński
(Quantum Theory Group, Institute for Microstructural Sciences National Research Council of Canada)

Atomistyczne obliczenia wlasnosci optycznych nanostruktur - zastosowanie do ukladow III-V i II-VI



Wtorek, 9 marca 2010 r.

prof. dr hab. Elżbieta Zipper
(Uniwersytet Ślaski w Katowicach)

Kubity zbudowane na kropkach kwantowych o geometrii pierŚcienia



Wtorek, 16 lutego 2010 r.

doc. dr hab. Roman Puźniak
(Instytut Fizyki PAN)

Nadprzewodniki żelazowo-arsenowe


        W roku 2008 zostało odkryte nadprzewodnictwo w związku LaFeAsO1-xFx z temperaturą przejścia fazowego Tc ~ 26 K. W ciągu bardzo krótkiego czasu doniesienie to zainicjowało intensywne badania, które doprowadziły do odkrycia całej klasy nadprzewodzących pniktydków na bazie żelaza o ogólnym wzorze LnFePnO1-xFx (Pn = P, As; Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Y) z temperaturą przejścia fazowego do 56 K. Nieco później doniesiono o odkryciu nadprzewodnictwa z Tc = 38 K w Ba1-xKxFe2As - związku, o strukturze typu ThCr2Si2, nie zawierającym F lub O.
        Dotychczas zostało zidentyfikowanych pięć rodzin nadprzewodzących pniktydków na bazie żelaza. Charakteryzują się one pewnymi wspólnymi właściwościami fizycznymi. Wszystkie pniktydki mają warstwową strukturę krystalograficzną, bardzo podobną do struktury miedzianów, co sugeruje bliski związek tych dwóch różnych klas nadprzewodników wysokotemperaturowych. Szereg eksperymentów wskazuje, że pniktydku są materiałami o złożonej strukturze pasmowej, z szeregiem przerw otwartych w stanie nadprzewodzącym, co świadczy o ich podobieństwie do MgB2. Z analizy pomiarów magnetometrii torsyjnej wynika, że anizotropia głębokości wnikania jest różna od anizotropii górnego pola krytycznego, podobnie jak ma to miejsce w MgB2. Górne pole krytyczne wszystkich tych związków jest nadzwyczaj wysokie - rzędu 100 T. Również gęstość prądu krytycznego przekraczająca znacznie 1010 A/m2 w zerowym polu magnetycznym jest porównywalna z gęstością prądu krytycznego miedzianów.

Wtorek, 26 stycznia 2010 r.

prof. dr hab. Łukasz Turski

Druga Zasada



Wtorek, 19 stycznia 2010 r.

dr E. A. Zhukov
(Technische Universitaet Dortmund i Lomonosov Moscow State University)

Optical manipulation of electron spin coherence in CdTe/CdMgTe quantum wells


We study experimentally and theoretically the spin coherence of resident electrons in weakly n-doped CdTe/(Cd,Mg)Te quantum wells. Spin dynamics has been examined by a pump-probe time-resolved Kerr rotation technique with a picosecond time resolution under trion resonant excitation. Experiments have been performed at a temperature of 1.9 K and in external magnetic fields up to 3 T applied in the Voigt geometry. Additionally to the commonly used pump-probe technique control pulses have been used to manipulate generated electron spin coherence by means of intensity and polarization of control pulses and their delay to the pump pulses.

Amplification or suppression of the electron spin beats (caused by precession of electron spins in magnetic field) amplitude after arrival of control pulse have been found for different polarizations (σ+-) and time delay of the control pulse. We have also observed suppression of the beats for linearly polarized control pulses. Additive and nonadditive contributions of the control pulses to the spin coherence generated by the pump pulses have been separated by a proper choice of modulation technique. Both contributions are valuable in the studied structures. By this means the amplitude and the phase of the electron spin coherence have been controlled optically. The developed theoretical model accounts well for all experimental appearances.

Wtorek, 12 stycznia 2010 r.

dr Darek Sztenkiel
(Instytut Fizyki PAN)

Własności magnetyczne półprzewodnika półmagnetycznego (Ga,Mn)N


         Jednym z czołowych wyzwań w dziedzinie spintroniki jest wytworzenie wysokotemperaturowych półprzewodników ferromagnetycznych. Wydaje się, że najlepiej poznanym i zbadanym materiałem jest obecnie (Ga,Mn)As. Jednak nawet w tym przypadku nie jest jasne, dlaczego, pomimo dużego wysiłku włożonego w ograniczenie samo-kompensacji dziur odpowiedzialnych za oddziaływania spin-spin oraz poprawienie rozpuszczalności jonów manganu, temperatura Curie (TC) związku (Ga,Mn)As nie przekracza 180 K. Z drugiej strony prace teoretyczne wykazują, że w półprzewodnikach półmagnetycznych typu p składających się z lekkich pierwiastków TC może przekroczyć 300 K. Zachęciło to wiele grup do prób syntezy nowych materiałów, np. GaN i ZnO z Mn lub z innymi metalami przejściowymi. Należy zwrócić uwagę, że mimo wielu testów strukturalnych nie można wykluczyć, iż obserwowany w tych półprzewodnikach ferromagnetyzm w wysokiej temperaturze ma źródło w krystalicznej lub chemicznej separacji faz lub zanieczyszczeniach przez metale ferromagnetyczne lub związki ferrimagnetyczne.

Podczas seminarium przedstawione zostaną wyniki szczegółowej analizy strukturalnej i magnetycznej warstw Ga1-xMnxN (x < 1%) otrzymanych metodą MOVPE [1]. Zaawansowane metody charakteryzacji strukturalnej (XRD, XAFS, TEM) wskazują na jednorodny rozkład jonów magnetycznych oraz że jony Mn obsadzają głównie podstawieniowe pozycje Ga w matrycy GaN. Z kolei własności magnetyczne układu są opisane przy pomocy teorii grup zastosowanej do układu nieoddziałujących jonów Mn3+. Otrzymane wyniki dla warstw modulacyjnie domieszkowanych na typ p stawiają pod znakiem zapytania ostatnie doniesienia o wysokotemperaturowej odpowiedzi magnetycznej (TC > 300 K) w układzie Ga1-xMnxN/(Ga,Al)N:Mg/GaN:Si (i-p-n) [2].

[1]  W. Stefanowicz, D. Sztenkiel, B. Faina, A. Grois, M. Rovezzi, T. Devillers, A. Navarro-Quezada,
       Tian Li, R. Jakieła,M. Sawicki, T. Dietl, and A. Bonanni, arXiv:0912.4216.
[2]  N. Nepal, M. O. Luen, J. M. Zavada, S. M. Bedair, P. Frajtag, and N. A. El-Masry,
       Appl. Phys. Lett. 94, 132505 (2009).

Wtorek, 8 grudnia 2009 r.

mgr Piotr Dziawa
(Instytut Fizyki PAN)

Półprzewodnikowe nanodruty PbTe


Dążenie do miniaturyzacji urządzeń dyktuje postęp w badaniach nad niskowymiarowymi strukturami półprzewodnikowymi. Jedną z technik otrzymywania takich struktur jest epitaksja z wiązek molekularnych (MBE). Obszar zastosowania półprzewodników z grupy IV-VI lokuje się głównie w szeroko rozumianej optoelektronice podczerwonej (lasery oraz detektory), a także termoelektryczności (generatory mocy lub układy chłodzące). Bohaterem seminarium będzie tellurek ołowiu. Dla tego materiału, oprócz układów zarówno dwu-, jak i zerowymiarowych, nie opublikowano jak dotąd żadnej pracy dotyczącej wzrostu nanodrutów techniką MBE.

Wtorek, 1 grudnia 2009 r.

prof. dr hab. Marta Cieplak
(Instytut Fizyki PAN)

Modulowany diagram fazowy i kotwiczenie wirów w dwuwarstwach nadprzewodnik/ferromagnetyk


            Obecność niejednorodnych pól magnetycznych zmienia w istotny sposób podstawowe własności diagramu fazowego nadprzewodnika II-go rodzaju w zewnętrznym polu magnetycznym, H. Modyfikacji ulega zarówno linia przejścia fazowego do stanu nadprzewodzącego, Tc(H), jak też mechanizm kotwiczenia wirów w stanie mieszanym. Obie te własności mają istotny wpływ na możliwe zastosowania nadprzewodnika. Wiele badań poświęca się ostatnio modyfikacji niejednorodnych pól magnetycznych przy pomocy sieci magnetycznych nanokropek nałożonych litograficznie na powierzchnię warstwy nadprzewodzącej.
            W dwuwarstwach nadprzewodnik/ferromagnetyk (N/F) istnieje szansa na rozwój konkurencyjnej i bardziej uniwersalnej metody sterowania własnościami warstw N, przy użyciu struktur domenowych definiowanych w warstwie F o prostopałej anizotropii magnetycznej. Ostatnio zaproponowaliśmy metodę odwaracalnej modulacji diagramu fazowego w dwuwarstwie N/F, gdzie supersieć CoPt służy jako warstwa F, zaś warstwą N jest cienka warstwa niobu. Metoda polega na odpowiedniej demagnetyzacji CoPt, co pozwala w sposób odwracalny zmieniaą szerokość domen magnetycznych. Prowadzi to do zmiany linii przejścia fazowego, od konwencjonalnej z maksimum Tc w H=0, do nielinowej zależności z maksimum Tc dla H≠0. Taki modulowany układ domen wpływa także na kotwiczenie wirów, prowadząc do niemonotonicznej zależności prądu krytycznego od H i temperatury.

Wtorek, 17 listopada 2009 r.

prof. dr hab. Marek Godlewski
(Instytut Fizyki PAN)

                      Współczesne źródła światła                      


Według mitologii greckiej ludzie zawdzięczają Prometeuszowi opanowanie ognia, a Unii Europejskiejzawdzięczamy stopniowe wycofywanie żarówek. W czasie seminarium omówię zasady działania kolejnychgeneracji nowoczesnych źródeł światła. Spróbuję wyjaśnić wiele kontrowersji związanych z decyzją UE.Będę starał się udowidnić, że znajdujemy się na progu kolejnej rewolucji w optoelektronice, któradoprowadzi do wymiany nieefektywnych źródeł światła. W czasie seminarium przedstawię wyniki naszych prac nad nowymi generacjami luminoforów do zastosowań w optoelektronice.

Wtorek, 3 listopada 2009 r.

dr Tomasz Andrearczyk
(Instytut Fizyki PAN)

Magneto-transport w nanostrukturach z ferromagnetycznego (Ga,Mn)As



Wtorek, 27 października 2009 r.

doc. dr hab. Krzysztof Grasza
(Instytut Fizyki PAN)

Inicjalizacja wzrostu kryształu z fazy gazowej


Optymalna inicjalizacja wzrostu kryształu jest szczególnie ważna dla prawidłowego przeprowadzenia procesu krystalizacji. Jest to moment tworzenia się zarodka lub, w przypadku wzrostu na zarodku wprowadzonym z zewnątrz - moment dostosowywania się kształtu i morfologii frontu krystalizacji do zadanych warunków. Możliwość kontrolowania tego zajwiska jest ograniczona, dlatego wykonuje się próby modelowania, używajac materiałów łatwiejszych do krystalizacji.
Przedstawione zostaną wyniki naszych prac nad udoskonaleniem pierwszej fazy wzrostu metodą sublimacji kryształów jodu, tlenku cynku (ZnO) i węglika krzemu (SiC). Otrzymywanie kryształu jodu jest możliwe w niskiej temperaturze, co umożliwia śledzenie przemiany morfologii frontu krystalizacji za pomocą kamery. Badanie wpływu zarodka na krystalizację ZnO umożliwia obserwację szeregu defektów, które nie są znane z literatury dotyczącej ZnO. Kontolowana przemiana kształtu i morfologii frontu krystalizacji SiC jest zadaniem, którego realizację umożliwia nowe urządzenie wytworzone i testowane w warszawskich instytutach technologicznych.

Wtorek, 20 października 2009 r.

dr hab. Paweł Pfeffer
(Instytut Fizyki PAN)

Elektrony w supersieci - prawdziwy obraz



Wtorek, 13 października 2009 r.

prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki
(Instytut Fizyki PAN)

Natura ruchu drzącego (Zitterbewegung) elektronów w półprzewodnikach



Wtorek, 6 października 2009 r.

prof. dr hab. Jacek Baranowski
(Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Grafen - czy wyjście poza wiek krzemu?


W pierwszej części referatu omówione będą niezwyk?e własności elektronowe i mechaniczne folii grafenowych. W szczególności opisane będś własności pasków grafenowych, w których następuje otwarcie przerwy energetycznej i możliwości polaryzacji spinów elektronów.
W drugiej części omówiony będzie postęp prac nad epitaksjalnym grafenem, otrzymywanym na podłożach SiC. Przedyskutowany będzie mechanizm wzrostu grafenu na polarności węglowej i krzemowej SiC.

Wtorek, 14 lipca 2009 r.

Prof. Dr. Catherine Gourdon
(CNRS, Paris, France)

(III,Mn)V ferromagnetic semiconductors: static and dynamic properties of magnetic domains


Ferromagnetic semiconductors have recently attracted a lot of interest for their potential applicationto information storage and transport. Information transport using domain wall propagation hasemerged as a promising concept. Ferromagnetic layers with perpendicular-to-plane magnetic easyaxis are good candidates since the domain wall width is generally smaller than for in-plane easy axis.Moreover they are well-suited for the study of DW motion by Kerr microscopy. In (III,Mn)Asferromagnetic semiconductors, owing to the hole-mediated ferromagnetism, the magnetic anisotropyis strongly dependent on the valence band structure and hence on the epitaxial strain. Tensile strainleading to perpendicular anisotropy has been achieved for (Ga,Mn)As grown on (Ga,In)As andrecently for (Ga,Mn)(As,P) on GaAs . We investigate the domain wall static and dynamic propertiesin (Ga,Mn)As and (Ga,Mn)(As,P) epilayers by combining magneto-opticalimaging of magnetic domains, ferromagnetic resonance, SQUID magnetometry and domain wallvelocity measurements in pulsed magnetic field. From the static domain pattern we obtain anestimation of the micromagnetic parameters: the domain wall width and the spin stiffness constant.Secondly, domain wall dynamics is investigated. We show that, in contrast to ultra thin metallicferromagnetic layers, the intrinsic, dissipation-limited, flow regimes are reached at low applied field,owing to a much smaller depinning field. This allows for a self-consistent determination of thedomain wall width and the Gilbert damping coefficient. We also discuss the role of magneticanisotropy on domain shape and unusual domain wall dynamical properties.

Wtorek, 30 czerwca 2009 r.

dr Małgorzata Dobrowolska-Furdyna
(University of Notre Dame, Il., USA)

Magnetyczny dichroizm kołowy w GaMnAs: rozszczepienie spinowe a różnica w spinowej gęstości stanów


Wtorek, 9 czerwca 2009 r.

dr Florent Perez
(Institut des NanoSciences de Paris (CNRS/UMR 7588)
Université Pierre et Marie Curie)

Spin flip waves in two dimensional electron gas embedded in CdMnTe quantum wells: dispersion, damping and dynamics


Wtorek, 2 czerwca 2009 r.

prof. Marek Grinberg
(Instytut Fizyki Doświadczalnej, Uniwersytet Gdański)

Luminescencja anomalna i ekcytony pułapkowane na jonach domieszek w dielektrykach


Jony ziem rzadkich w dielektrykach stanowią na ogół wydajne centra luminescencji. W zależności od jonu mamy do czynienia z wąskimi liniami emisji powstającej w skutek przejść pomiędzy stanami podstawowej konfiguracji elektronowej 4f n lub pasmem luminescencji związanej dozwolonymi przejściami międzykonfiguracyjnym 4f n-14d 1 → 4f n. W niektórych przypadkach, w szczególności w jonach Eu2+ lub Yb2+ obserwuje się silnie przesunięte ku czerwieni szerokie pasmo emisji zwane luminescencją anomalną. W ostatnich latach pokazaliśmy, że ciśnienie hydrostatyczne prowadzi do zaniku luminescencji anomalnej i zastąpieniem jej przez emisję 4f 64d 1 → 4f 7 w kryształach BaF2 i LiBaF3 domieszkowanych jonami Eu2+. Zaproponowano model ekcytonu pułapkowanego na jonach Eu2+, gdzie dziura zlokalizowana jest na domieszce tworząc jon Eu3+, zaś elektron znajduje się stanach "Rydbergowskich" podobnych do stanów "płytkich donorów" w półprzewodnikach. Wykład przedstawia model ekscytonu oraz wyniki doświadczalne dotyczące luminescencji w kryształach tlenkowych i fluorkowych, gdzie model został wykorzystany do analizy procesów związanych z gaszeniem luminescencji własnej kryształów przez domieszki, luminescencją anomalną i relaksacją w wyższych stanach wzbudzonych w materiałach domieszkowanych jonami Eu2+ i Pr3+.

Wtorek, 26 maja 2009 r.

prof. Znigniew Werner i prof. Jerzy Piekoszewski
(Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana)

Impulsowa plazmowa modyfikacja materiałów - aparatura, dotychczasowe eksperymenty i potencjalne wykorzystanie w syntezie półprzewodników magnetycznych


W końcu lat 60-tych XX w. Michał Gruziński (IPJ) opracował koncepcję i zbudował oryginalny generator impulsów plazmy - Rod Plasma Injector (RPI) z zastosowaniem tzw. "przeźroczystych elektrod", zwiększający znacznie strumień cząstek wzdłuż osi urządzenia w porównaniu do układu z elektrodami pełnymi.
W latach 80-tych zauważono, że impuls plazmy może dostarczać do podłoża porcje energii wystarczającej do przetopienia jego warstwy przypowierzchniowej, wprowadzając do niej również atomy obce, co w konsekwencji prowadzi do modyfikacji właściwości tej warstwy. Przedstawione zostaną przykłady doświadczeń nad: formowaniem złącz fotowoltaicznych, syntezą nadprzewodzących obszarów MgB2, formowaniem stopów powierzchniowych w metalach, otrzymaniem  powierzchni ceramik zwilżalnych ciekłymi metalami, formowaniem w stalach tzw. fazy austenitu γN o zwiększonym parametrze sieci. Przedstawiona zostanie również koncepcja wykorzystania tej metody do formowania cienkich warstw półprzewodników magnetycznych oparta o literaturowe wyniki prac nad impulsowym przetopieniem laserowym.

Wtorek, 12 maja 2009 r.

prof. dr Danek Elbaum
(Instytut Fizyki PAN)

Od kropek kwantowych do diagnostyki choroby Alzheimera


W wystąpieniu zostaną zaprezentowane nasze najnowsze wyniki badań prowadzące do próby opracowania metody diagnostycznej wczesnej fazy choroby Alzheimera. Optymalizując warunki elektroprządzenia uzyskaliśmy nanowłókna białkowe, których biomedyczne zastosowania zostaną omówione. Patofizjologie wielu chorób i związane z nimi membranopatie często są wynikiem defektów w prawidłowym funkcjonowaniu komórki. Monitorowanie funkcji komórek wymaga odpowiednich nanotransporterów umożliwiających nieinwazyjny transport nanosond do ich wnętrza.
W oparciu o otrzymane wyniki przedyskutowane zostaną właściwości oraz potencjalne zastosowania uzyskanych przez nas materiałów w biologii i medycynie.

Wtorek, 28 kwietnia 2009 r.

dr Łukasz Cywiński
(Instytut Fizyki PAN)

Dekoherencja spinu elektronu w kropce kwantowej wywołana oddziaływaniami nadsubtelnymi ze spinami jądrowymi


Spin elektronu uwięzionego w kropce kwantowej jest jednym z najintensywniej badanych kandydatów na qubit działający w architekturze opartej na ciele stałym. W kropkach kwantowych zbudowanych z półprzewodników III-V głównym źródłem dekoherencji spinu elektronu jest nadsubtelne oddziaływanie ze spinami jądrowymi. Dynamika tychże spinów jądrowych jest bardzo powolna w porównaniu z charakterystycznym czasem zaniku kwantowej fazy spinu elektronu (dekoherencji), przez co często używane przybliżenie markowowskie (prowadzące do równań Blocha) nie może być zastosowane i potrzebne są nowe teoretyczne podejścia opracowane specjalnie dla tego problemu.
Podczas seminarium omówię metodę obliczenia dynamiki spinu, która w przeciwieństwie do poprzednich teorii dekoherencji jest stosowalna w niskich polach magnetycznych, w których dokonane zostały niedawno pomiary echa spinowego w kropce GaAs.

Wtorek, 21 kwietnia 2009 r.

dr hab. Izabela Gorczyca
(Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Anomalne efekty związane z przerwą energetyczną i jej zależnościami ciśnieniowymi w stopach InGaN i InAlN


Struktura pasmowa stopów InxGa1-xN i InxAl1-xN dla różnych wartości xzostała wyznaczona w ramach przybliżenia LDA, za pomocą dwóch metodobliczeniowych: pseudopotencjału i LMTO. Przerwy energetyczne zostałyskorygowane przy użyciu zewnętrznych potencjałów dopasowania. Strukturaatomowa została w pełni zrelaksowana. Przerwy energetyczne i ichwspółczynniki ciśnieniowe przeanalizowano w zależności od składu dlaróżnych konfiguracji atomów indu w superkomórce.
Wykazano, iż w przypadku grupowania atomów indu w klastery obserwuje siębardzo silny (zwłaszcza w InAlN) bowing przerwy energetycznej i jejwspółczynników ciśnieniowych.
Podjęta próba wytłumaczenia tego zjawiska wskazuje na duży udziałmechanizmów relaksacji w obserwowanych efektach.

Wtorek, 7 kwietnia 2009 r.

dr Janusz Sadowski
(Instytut Fizyki PAN i MAX-lab, Uniwersytet w Lund)

Autokatalityczne nanodruty GaAs na krzemie - wzrost MBE, struktura, właściwości optyczne


Postęp w dziedzinie nanotechnologii wymaga nowych metod otrzymywania struktur w skali nano. Obok stosowanych od dawna technik nanostrukturyzacji struktur cienkowarstwowych metodami litograficznymi od kilku lat intensywnie rozwijane są metody samozorganizowanego wzrostu nanostruktur umożliwiające otrzymywanie trójwymiarowych obiektów (nanodrutów) o rozmiarach przestrzennych w zakresie 10 - 100 nm (średnice), długościach 0.1 - 10 μm i dużej gęstości "upakowania". Aresnek galu, półprzewodnik stosowany powszechnie w optoelektronice jest w tym aspekcie bardzo atrakcyjnym materiałem. Omówię mechanizmy wzrostu, właściwości strukturalne i optyczne nanodrutów GaAs krystalizowanych na podłożach Si(100) metodą epitaksji z wiązek molekularnych. Przedstawię również wyniki prób domieszkowania nanodrutów GaAs manganem.

Wtorek, 31 marca 2009 r.

prof. dr hab. Marek Kuś
(Centrum Fizyki Teoretycznej PAN i Wydział Matematyczno-Przyrodniczy UKSW)

Splątanie kwantowe


Wtorek, 24 marca 2009 r.

dr hab. Jacek Wojtkiewicz
(Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego)

Oszacowania energii swobodnej dla modelu Hubbarda


Model Hubbarda:
Sztuka z niego twarda.
Model Falicova-Kimball'ego: Trochę łatwiej dobrać się do niego.
Na seminarium będzie szacowana
Energia swobodna (f) Hubbarda modelu,
od dołu i góry ograniczana:
Nierówności macierzowe służyć będą do tego celu.
Ograniczniki przez f'y modeli FK będą wyrażone,
z nadzieją, że będą mogły być łatwiej policzone
niż rzeczy dla HuM'a - modelu takiego,
że ma reputacje notorycznie trudnego
(przez E. Lieba tak nazwanego).

Wtorek, 17 marca 2009 r.

mgr Marta Galicka
(Instytut Fizyki PAN)

Nanodruty III-V: Analiza stabilności, metody redukcji błędów ułożenia


        Podczas seminarium omówię, jak przy użyciu metod ab initio analizowaliśmy stabilność cienkich (o średnicy do 50 Å) nanodrutów GaAs i InAs w zależności od struktury krystalograficznej i kierunku wzrostu, porównując ich całkowite energie. W wyniku tych badań przewidzieliśmy, że druty o średnicach mniejszych niż 100 Å powinny mieć strukturę wurcytu, mimo że materiały te w 3D krystalizują w strukturze blendy cynkowej.
        Nasze badania były prowadzone w ścisłej współpracy z grupą eksperymentalną dr Hadas Shtrikman z Instytutu Weizmanna (Izrael), której udało się wytworzyć wysokiej klasy nanodruty GaAs i InAs o średnicach w okolicach oraz mniejszych niż 100 Å. Przeprowadzone badania strukturalne tych nanodrutów potwierdzają otrzymane przez nas wyniki.
        Opowiem również o eksperymentalnych metodach wzrostu drutów bez błędów ułożenia. Głównie skupię się na omówieniu nowej metody wzrastania nanodrutów, którą zaproponowała dr Shtrikman i która pozwala otrzymywać grubsze wurcytowe druty III-V bez błędów ułożenia,. Metoda ta, zainspirowana naszymi symulacjami, polega na wykorzystaniu cienkich drutów wurcytowych jako rdzeni przy "pogrubianiu" nanodrutów poprzez lateralny wzrost.
        Powyższą metodę użyliśmy również do badania nanodrutów PbTe w różnych kierunkach wzrostu i strukturach krystalograficznych, w celu teoretycznej analizy wyników otrzymanych przez grupę eksperymentalną z naszego instytutu.

Wtorek, 24 lutego 2009 r.

dr Henryk Teisseyre
(Instytut Fizyki PAN)

Właściwości struktur GaN/AlGaN krystalizowanych wzdłuż niepolarnych kierunków krystalograficznych


Wzrost azotków grupy III na niepolarnych kierunkach krystalograficznych (1100) (11-20) jest jedną z metod eliminacji wbudowanego w struktury kwantowe pola elektrycznego. Omówiona zostanie metoda otrzymywania podłoży niepolarnych oraz wzrost na nich homoepitaksjalnych struktur kwantowych GaN/AlGaN techniką PAMBE. Dyskutowane będą także widma fotoluminescencji w zakresie ekscytonowym, zjawiska związane z pompowaniem optycznym niepolarnych struktur laserowych GaN/AlGaN, wyniki pomiarów strat optycznych oraz wzmocnienia optycznego w tych strukturach.

Wtorek, 13 stycznia 2009 r.

prof. dr hab. Gerard Czajkowski
(Instytut Matematyki i Fizyki, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy)

Własności optyczne nanostruktur półprzewodnikowych: o nowej metodzie obliczeniowej


Własności optyczne nanostruktur półprzewodnikowych (studni kwantowych, supersieci, drutów, kropek itp.) są zdominowane przez efekty uwięzienia nośników (elektronów i dziur) i efekty ekscytonowe. Działanie potencjałów uwięzienia powoduje że energia wiązania ekscytonu może wielokrotnie (np. kilkanaście razy) przewyższać energię wiązania ekscytonów półprzewodników masywnych, stąd waga efektów ekscytonowych i innych związanych z oddziaływaniem kulombowskim (triony, biekscytony itp.) w opisie własności optycznych.
Jednocześne oddziaływanie potencjału uwięzienia i kulombowskiego (ew. pól zewnętrznych) powoduje, że w granicy silnego uwięzienia nie jest znane analityczne rozwiązanie wielocząstkowego r. Schrödingera. Jedna z możliwości przybliżonego rozwiązania, dla nanostruktur o symetrii cylindrycznej, polega na rozwinięciu funkcji własnej w bazie znanych funkcji jednocząstkowych (zmienne w pł. xy) i numerycznym obliczeniu wartości własnychi nieznanych funkcji w kierunku. z (oś symetrii). Znając te funkcje i wartości własne korzysta się z tzw. metody Stahla dla obliczenia pól elektromagnetycznych i własności optycznych. Działanie metody zilustrowano obliczając liniowe własności optyczne (absorpcję, podatność) dysków i pałeczek kwantowych, uzyskując dobrą zgodność z dostępnymi danymi doświadczalnymi. Rozszerzenie metody na inne nanostruktury (np. pierścienie kwantowe) i na zjawiska nieliniowe jest możliwe i w trakcie badań.

Wtorek, 6 stycznia 2009 r.

mgr Estera Michaluk
(Instytut Fizyki PAN)

Stany donorowe w ZnO badane metodą rezonansu spinowego


Porównanie zależności temperaturowych szerokości i amplitudy linii ESR z badaniami transportowymi w objętościowych kryształach ZnO typu n, daje możliwość badania struktury stanów donorowych oraz dynamiki przejść elektronowych.
Zarówno, hopping jak i ekscytacja elektronów donorowych do pasma przewodnictwa prowadzi do ruchowego zawężenia linii. Zawężenie wywołane hoppingiem jest o tyle specyficzne, że zawężeniu ulega jedynie rezonans pochodzący od elektronów energii bliskiej energii Fermiego. W silnie domieszkowanych próbkach zawężenie jest wzmocnione oddziaływaniem wymiany.
Z drugiej strony wzbudzanie elektronów do stanów innych niż stany masy efektywnej prowadzi do poszerzenia linii i zmiany amplitudy widma ESR. Dzięki temu elektronowy rezonans spinowy pozwala odróżnić stany masy efektywnej od głębokich stanów donorowych.

Wtorek, 16 grudnia 2008 r.

prof. dr hab. Łukasz A. Turski

Złamana symetria


Wtorek, 25 listopada 2008 r.

mgr Zbigniew Adamus
(Instytut Fizyki PAN)

Kotwiczenie wirów w heterostrukturach ferromagnetyk/nadprzewodnik


Zjawisko kotwiczenia kwantów strumienia pola magnetycznego odgrywa kluczową rolę w zastosowaniu materiałów nadprzewodzacych oraz stanowi źródło unikalnych efektów fizycznych. W wystąpieniu przedstawione zostanie tzw. magnetyczne kotwiczenie, które powstaje w wyniku oddziaływania pola magnetycznego wiru z polem rozproszonym, pochodzącym od umieszczonego w sąsiedztwie ferromagnetyka. Heterostruktury, składające się z warstwy nadprzewodnika oraz cienkiej warstwy ferromagnetycznej o łatwej osi namagnesowania, skierowanej prostopadle do płaszczyzny warstw, są jedną z możliwych realizacji idei magnetycznego kotwiczenia.
Zaprezentowane zostaną rezultaty eksperymentów z użyciem wielowarstw Co/Pt oraz warstw nadprzewodzących: Nb, NbN i YBCO. Własności struktury magnetycznej określone zostały za pomocą pomiarów anomalnego efektu Halla oraz mikroskopu sił magnetycznych (MFM). Do pomiarów w stanie nadprzewodzącym używano magnetometru SQUID oraz linijki miniaturowych sond Halla.
Wykazano silny wpływ struktury domenowej na zachowanie wirów w próbkach z Nb: wzrost zdolnożci kotwiczenia, modyfikacja rozkładu wirów w próbce, powstanie bariery krawędziowej. W materiałach o większej głębokości wnikania wpływ magnetycznego kotwiczenia okazał się dużo słabszy.

Wtorek, 19 listopada 2008 r.

prof. dr hab. Marek Cieplak
(Instytut Fizyki PAN)

Od ekspresji genetycznej do sieci genetycznych


Wtorek, 4 listopada 2008 r.

dr Michał Szot
(Instytut Fizyki PAN)

Półprzewodnikowe heterostruktury PbTe/CdTe - otrzymywanie metodą MBE oraz właściwości optyczne


Dostępność bardzo wydajnych detektorów i źródeł światła w obszarze średniej podczerwieni (kilka mikrometrów) jest zasadnicza dla wielu aplikacji w medycynie, ochronie środowiska lub w spektroskopii molekularnej. W przyrządach optycznych pracujących w tym rejonie długości fali wykorzystuje się między innymi PbTe- wąskoprzerwowy półprzewodnik z rodziny związków IV-VI (Eg,300K=0.3 eV). Właściwości PbTe, w szczególności "łatwość" zmiany jego przerwy energetycznej poprzez wprowadzenie jonów Mn, Eu lub Sn wykorzystuje się z powodzeniem do strojenia energii absorpcji detektorów lub energii emisji diod laserujących zbudowanych w oparciu o ten półprzewodnik. Z powodu dużej wydajności kwantowej, intensywnie rozwijanym ostatnio kierunkiem badań są przyrządy optyczne oparte o układy kropek kwantowych. W tym względzie szczególnie interesujące są heterostruktury PbTe/CdTe, gdzie duża różnica przerw energetycznych obu półprzewodników (dla CdTe Eg,300K=1.5 eV) prowadzi do bardzo efektywnej lokalizacji nośników ładunku w obszarze PbTe. W efekcie struktury te są bardzo aktywne optycznie w temperaturze pokojowej. Ponadto, heterostruktury PbTe/CdTe są bardzo wdzięcznym obiektem do badania mechanizmów powstawania kropek kwantowych. Inaczej niż ma to miejsce w układach otrzymanych na bazie materiałów III-V, tworzenie się kropek PbTe w matrycy CdTe jest indukowane przez różnicę struktur sieciowych obu materiałów- soli kuchennej (a0=6.46 Å) w przypadku PbTe oraz blendy cynkowej (a0=6.48 Å) w przypadku CdTe- i co za tym idzie bardzo słabą mieszalność obu materiałów. Przy czym, ze względu na niemal identyczną stałą sieci PbTe i CdTe, kropki te są prawie wolne od naprężeń i bliskie równowagi termodynamicznej, co skutkuje ich wysoko-symetrycznym kształtem. W czasie seminarium omówię między innymi sposób otrzymywania heterostruktur PbTe/CdTe (w tym kropek kwantowych) metodą MBE, jak również przedstawię wyniki pomiarów podstawowych właściwości strukturalnych i optycznych takich heterostruktur wyhodowanych w oddziale ON1.2.

Wtorek, 7 paźdzeirnika 2008 r.

dr Elżbieta Guziewicz
(Instytut Fizyki PAN)

Warstwy tlenku cynku osadzane metodą ALD jako materiał do pamieci trójwymiarowych i przezroczystej elektroniki


Tlenek cynku jest ostatnio bardzo intensywnie badanym materiałem ze względu na jego możliwe zastosowanie w optoelektronice oraz materiał do budowy baterii słonecznych. Mniej znanym, chociaż nie mniej ważnym, możliwym obszarem zastosowań tego materiału są urządzenia elektroniczne wymagające niskiej temperatury procesu wzrostu materiału półprzewodnikowego. Są to nowego typu trójwymiarowe pamięci typu "cross-bar" oraz organiczna elektronika.

Podczas seminarium omówię badania warstw tlenku cynku otrzymywanych w procesie ALD jako materiału do stosowania w pamięciach 3D w architekturze zwanej "cross-bar memories", które prowadzone są w ramach projektu UE VERSATILE. Badania te mają na celu otrzymanie warstw ZnO o żądanych parametrach elektrycznych przy temperaturach wzrostu, które są dostosowane zarówno do wymogów termicznych wytwarzania heterozłącz ZnO/organika jak też do stosowania w rozwiązaniach elektronicznych wymagających dolnego kontaktu (tzw. back-contacts). Oznacza to ograniczenie temperatury wzrostu warstw do około 150-200°C. Pokażę własności strukturalne, morfologiczne i optyczne warstw osadzanych w tak niskich temperaturach, a także parametry elektryczne warstw ZnO oraz złącz Schottky'ego Ag/ZnO oraz homozłącz p-n opartych wyłącznie na tlenku cynku otrzymanym w procesie ALD.

Poniedziałek, 22 września 2008 r.

Prof. Tatau Nishinaga
(Toyohashi University of Technology, Toyohashi, Japonia
Professor Emeritus, The University of Tokyo)

Inter surface diffusion during MBE and application to control the microstructure fabrication


Fabrication of microstructures such as quantum wires and dots requires the control of crystal growth shape in nano-scale. For this purpose, facets are always used to terminate the nano-structures because the facets give atomically flat surfaces.On the other hand, the final facets which appear on nano-structures are determined depending on the inter-surface diffusion between the facets. The inter-surface diffusion occurs between facets due to the difference in ad-atom concentration of the growing species. Inter-surface diffusion is reported not only in MBE of GaAs and InAs but also in MOCVD of GaN.  The real-time observation of pyramid structure by SEM installed in MBE (Microprobe-RHEED/SEM MBE) and the change of growth shape due to inter-surface diffusion are discussed.

Wtorek, 22 lipca 2008 r.

Prof. J. R. Anderson (University of Maryland, USA)

Quantum Computing with SQUID-Based Phase Qubits


Quantum Computing has become a popular area for study since Peter Shor proposed an algorithm for finding efficiently the prime factors of a large number using the parallel processing scheme of a quantum computer. At the present time the factors of a many-digit prime number are used to maintain security in financial transactions and electronic communications. Many systems have been suggested for qubits, including trapped atoms and ions, impurities in semiconductors, and superconducting components. In this report I will present some history of quantum computing and discuss our work on developing Josephson junctions for qubits. For a quantum computer coherence times of qubit states must be much longer than logical gate operation times. Our research on sources of decoherence, e.g. "two-level fluctuators", and methods to reduce dissipation will be described. Microwave spectroscopy on entangled phase qubits, showing avoided level crossings, will be presented. Reducing state readout dissipation using the Josephson bifurcation amplifier (JBA) scheme will be discussed and I will conclude with a summary of our work to couple phase qubits with trapped atoms and ions to take advantage of the features of both techniques.

Wtorek, 17 czerwca 2008 r.

Prof. dr Wanda Wosik (University of Houston, Department of Electrical and Computer Engineering)

Biomedical and Subcellular Applications of Sensors/Transducers/Actuators Operating in Micro- and Nano-Scale


We will focus on BioMEMS for medical applications at the cellular and subcelullar levels, specifically for increasingly important mitochondria medicine. Mitochondria, which are intracellular double-membrane organelles, have been identified as critical for oxidative metabolism and apoptosis. They became an object of great interest when many metabolic and degenerative diseases as well as aging were related to dysfunction of these cellular "powerhouses". BioMEMS can help in monitoring this dysfunctionality through measurements of complementary parameters such as membrane potential as well as concentrations of proton, oxygen, and selected ions/proteins, all contributing to Electron Transport Chain therefore to ATP production. One of the most important aspects of the analyses include dielectric spectroscopy that noninvasively probes the frequency dependent behavior of biological systems and can detect pronounced nonlinear responses indicating cellular and subcellular processes.

Wtorek, 27 maja 2008 r.

Robert Dwiliński (Ammono Sp. z o.o.)

Wybrane właściwości monokryształów GaN otrzymywanych metodą amonotermalną



Wtorek, 20 maja 2008 r.

dr hab. Izabella Grzegory (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Różowy qubit - centrum N-V w krysztale diamentu


Diament, ze względu na swoje własności fizyczne jest obecnie uważany za jeden z najbardziej obiecujących kryształów do zastosowań w informatyce kwantowej nawet w temperaturze pokojowej. Bardzo słabe sprzężenie spin-orbita (niska liczba atomowa węgla), stosunkowo słabe drgania sieci krystalicznej (silne wiązania) oraz słabe oddziaływania ze spinami jądrowymi (niska zawartość 13C) czynią kryształ diamentu doskonałą matrycą do umieszczania w niej i kontroli pojedynczych spinów. Centrum N-V- (nadające diamentowi różowy odcień) składające się z podstawieniowego atomu azotu i sąsiadującej z nim luki, jest idealnym źródłem pojedynczych spinów długo utrzymujących koherencję i do których jest łatwy dostęp optyczny. Stan spinu może być kontrolowany droga optyczną, a także odczytywany przez pomiar intensywności fotoluminescencji nawet z pojedynczego centrum. Możliwość badania własności pojedynczych centrów N-V i ważnych zastosowań w przyszłości jest bezpośrednio związana z ogromnym postępem w technice implantacji jonowej, która z submikronową rozdzielczością pozwala na umieszczanie (prawie) pojedynczych defektów w określonych miejscach w krysztale. Metodą implantacji można kreować centra N-V, a także centra N-V i stowarzyszone z nimi pojedyncze podstawieniowe atomy azotu, dla których czas koherencji spinu jest jeszcze dłuższy niż dla centrów N-V. Spiny pojedynczych atomów azotu nie są dostępne detekcji optycznej. Można je jednak kontrolować pośrednio wykorzystując ich silne oddziaływania ze spinami centrum N-V. Wielkość rozszczepienia między stanami centrum N-V zależy od polaryzacji spinu N i dlatego dostrajając odpowiednio promieniowanie radiowe można zmienić stan spinu N-V tylko wtedy gdy spin N jest np. w stanie 1. Jest to fizyczna realizacja operacji logicznej kontrolowanego zaprzeczenia (CNOT).

Wtorek, 13 maja 2008 r.

dr hab. Janusz Lewiński (Wydział Chemiczny Politechniki Warszawskiej)

Od zdefiniowanych prekursorów metaloorganicznych do nanocząstek ZnO i molekularnych magnesów



Wtorek, 6 maja 2008 r.

dr Vitalii Yu. Ivanov (Instytut Fizyki PAN)

ODMR w studniach kwantowych (Zn,Mn)Se/(Zn,Be)Se


ODMR jest wydajną techniką eksperymentalną, stosowaną do badań struktury energetycznej i spinowej ekscytonów i centrów domieszkowych w półprzewodnikach oraz procesów transferu energii między nimi. Szczególnie - dla nanostukur, gdy bardzo mała ilość aktywnego materiału silnie limituje zastosowania ESR i innych "objętościowo orientowanych" technik badawczych.

ODMR był intensywnie stosowany dla badań DMS od samego początku - od odkrycia efektu gigantycznego rozszczepienia spinowego. Podstawowy mechanizm ODMR w DMS - to demagnetyzacja systemu zlokalizowanych spinów w warunkach ESR, dzięki czemu maleje rozszczpienie spinowe.

Na przykładzie badań heterostrukur (Zn,Mn)Se/(Zn,Be)Se zademonstrujemy szczegóły ODMR w półprzewodnikowych nanostrukturach DMS: nierezonansowe grzanie systemu spinowego jonów magnetycznych, detekcję ODMR przez zmianę polaryzacji kołowej emisji ekscytonów i trionów, oraz przez zmianę integralnej intensywności luminescencji eksytonów. Przedstawimy wyniki badań procesów relaksacji spinowej oraz ODMR z rozdzieleniem przestrzennym.

Wtorek, 22 kwietnia 2008 r.

prof. dr hab. Zbysław Wilamowski (Instytut Fizyki PAN)

Osobliwości oddziaływania pola elektrycznego na spin



Wtorek, 18 marca 2008 r.

prof. dr hab. Leszek Dobaczewski (Instytut Fizyki PAN)

Stany elektronowe na międzypowierzchni Si/SiO2


Styk krzemu i tlenku krzemu jest elementem występującym praktycznie w każdymtranzystorze wykorzystywanym we współczesnej elektronice. A zatem problem jakościtego złącza jest równie stary jak stara jest konstrukcja tranzystora polowego. Obamateriały różnią się bardzo pod wieloma względami, ale co jest w tym przypadkunajważniejsze, to różnica w gęstości ułożenia atomów. Na powierzchni krzemu jest ponaddwa razy więcej atomów niż na powierzchni SiO2, a więc zachodzą tam przeróżneprocesy rekonstrukcji niewysyconych wiązań atomowych. Wiązania, które nie znajdąpartnerów, tworzą stany elektronowe i te zmieniając swój stan ładunkowy mogą wsposób dramatyczny wpływać na pracę urządzenia. Podczas seminarium omówiona będziestruktura i podstawowe własności stanów elektronowych na międzypowierzchniSi/SiO2 związanych z zerwanym wiązaniem krzemowym dla różnych orientacjikrystalograficznych powierzchni styku. Przedstawiona zostanie prosta metodaelektrycznej detekcji tych stanów oraz wyznaczania ich podstawowych własności.

Wtorek, 11 marca 2008 r.

Mauro Rovezzi (CNR-INFM-OGG GILDA CRG BM08 c/o ESRF, Grenoble, France)

X-ray absorption fine structure approach in the study of diluted magnetic semiconductors


Semiconductors doped with magnetic ions (DMS) are promising materialsfor applications in the emerging field of spin-electronics. To addressthis challenge, a relatively high amount of magnetic impurities shouldenter the host crystal structure without phase separation. X-rayabsorption fine structure is a technique well suited for probing theshort-range order, so as to understand the underlying mechanismsresponsible for the special physical properties of thesematerials. The starting point of this study involves the historical(II,Mn)VI DMS that show Mn incorporation at substitutional sites up torelatively high concentrations and the well known GaAs doped with Mngrown at non-equilibrium conditions (low-temperature molecular-beamepitaxy), where the creation of Mn Interstitial defects reduce theferromagnetic transition temperature. I also report data on Mn-Asbonds, which is an essential step in understanding Mn-catalyzednano-wires that are expected to play a key role in fabricating I-D DMSdevices. A new promising material is Fe-doped GaN showing interestingmagnetic properties when doped around the solubility limit of Fe. Inthis case the key issue is the transition from Fe substitutional tothe precipitation of Fe-rich nano-crystals at the conditions ofspinodal decomposition. This phenomenon is also responsible for thehigh Curie temperature observed in Mn-rich nano-columns in Ge, whereunderstanding local structure around Mn is a demanding challenge.

Wtorek, 4 marca 2008 r.

prof. dr hab. Adrian Kozanecki
doc. dr hab. Zbigniew Żytkiewicz

(Instytut Fizyki PAN)

Centrum Technologii Nanostruktur Półprzewodnikowych i Biosensorów - prezentacja projektu Centrum i nowego laboratorium MBE


W sierpniu 2007 r. IF PAN podpisał z MNiSW umowę na realizację projektu "Centrum Technologii Nanostruktur Półprzewodnikowych i Biosensorów", finansowanego w 66% z funduszy strukturalnych Komisji Europejskiej. Projekt jest realizowany w ramach konsorcjum, w skład którego wchodzą, obok IF PAN, Centrum Badań Wysokociśnienowych PAN i Instytut Chemii Fizycznej PAN.
W trakcie seminarium zaprezentowany zostanie projekt i uwarunkowania funkcjonowania Centrum oraz podstawowy zakres działalności Centrum. Przedstawiony będzie także projekt nowego laboratorium MBE, powstającego w IF PAN w ramach Centrum. Omówione zostaną parametry i możliwości techniczne najważniejszej inwestycji Centrum - podwójnego układu MBE, składającego się z dwóch połączonych reaktorów MBE: (i) do wzrostu warstw azotków metali (GaN, AlGaN, InGaN), oraz (ii) do wzrostu warstw ZnO.

Wtorek, 26 lutego 2008 r.

prof. dr Roman Sobolewski (University of Rochester
Departments of Electrical and Computer Engineering, Physics, and Materials Science
Laboratory for Laser Energetics)

Ultraszybka dynamika elektronów, fononów i spinów w półprzewodnikach półmagnetycznych CdMnTe


    Przedstawiony zostanie obecny stan i wyniki wspólnego rochestersko-warszawskiego programu badań nad dynamiką nośników i koherentnych fononów w systemie (Cd,Mn)Te - najpopularniejszym materiale półmagnetycznym typu II-VI. Nasze pomiary zostały wykonane na monokryształach wyhodowanych metodą Bridgmana, a następnie wygrzewanych w parach Cd, bądź dodatkowo domieszkowanych V. Jako półprzewodnik półmagnetyczny, CdMnTe cechuje się w zewnętrznym polu magnetycznym tzw."gigantycznym" efektem Faradaya. Zadziwiającym jest jednak to, że równocześnie jest to materiał elektro-optyczny, charakteryzujący się znacznym, sub-pikosekundowym efektem Pockelsa w temperaturze pokojowej. W monokryształach CdMnTe można też łatwo wzbudzać optycznie długo-żyjące, koherentne fonony akustyczne, propagujące się w formie pojedynczej faliuderzeniowej. Bogactwo efektów fizycznych obserwowanych w CdMnTe powoduje, możliwość zastosowań tego materiału w tak różnych dziedzinach jak spintronika, ultraszybka optoelektronika, telekomunikacja optyczna, czy wreszcie jako detektorów promieniowania X i Gamma.

Wtorek, 19 lutego 2008 r.

dr Piotr Grabiec (ITE)

Heterogeniczne mikrosystemy dla zastosowań interdyscyplinarnych - przykłady i możliwości realizacji



Wtorek, 29 stycznia 2008 r.

doc. dr hab. Mai Suan Li (Instytut Fizyki PAN)

Surprising Simplicity of Mechanical Unfolding of Proteins


    ( )

Wtorek, 22 stycznia 2008 r.

dr hab. Maciej Sawicki (Instytut Fizyki PAN)

Świat w skali 'atto-'


W obecnych latach szeroko rozumiana technologia materiałowa opuszcza skale 'mikro-' i coraz szerzej siega do materiałów, zjawisk i procesów fizycznych zachodzących w skali 'nano-'. Zainteresowanie nauki sięga znacznie 'dalej'. Prowadzone są prace badawcze nad zjawiskami zachodzącymi w znacznie mniejszych skalach. W trakcie seminarium przedstawię pionierskie badania nad zjawiskami zachodzącymi w skali 'atto-', a więc sytuacjach gdy nasze ludzkie miary do których jesteśmy normalnie przyzwyczajeni musimy pomnożyć przez 10-16 - 10-18. Przedstawię atto-wagę ważącą pojedyncze molekuły DNA (1 attogram), o ogromnym potencjale w bakterio- i wirusologii. Następnie atto-dynamometr, który działając w modzie Rezonansowego Mikroskopu Sił Magnetycznych, pozwalana badania sił tak słabych jak oddziaływania magnetyczne pojedynczego spinu elektronu (2 atto-Newtony). Na zakończenie przedstawię historie powstania atto-oscyloskopu, który dzięki możliwości kontrolowanego operowania błyskami światła trwającymi ~250 atto-sekund pozwolił po raz pierwszy w historii na zobrazowanie oscylacyjnego charakteru fali świetlnej.

Wtorek, 15 stycznia 2008 r.

dr Marta Aleszkiewicz (Instytut Fizyki PAN)

Badanie własności powierzchni skaningowym mikroskopem próbkującym


Najpopularniejszym rodzajem mikroskopu próbkującego jest mikroskop siłatomowych AFM, którym uzyskuje się quasi-trójwymiarowe obrazy topografiipowierzchni. Można w ten sposób ocenić wysokość poszczególnych obiektów napowierzchni, badać zmienność topografii w obrębie rodziny próbek albo -poprzez kolejne pomiary - śledzić historię wybranego obiektu w danym procesie.AFM jest tylko przedstawicielem całej rodziny mikroskopów próbkujących ,której możliwości badania własności powierzchni są - w zależności odrodzaju użytej sondy i trybu pracy - wyjątkowo rozległe.Przedstawione zostaną liczne przykłady wykorzystania mikroskopupróbkującego znajdującego się w IF PAN do uzyskania informacji owłasnościach powierzchni: topografii (AFM), przewodnictwie (STM - mikroskoptunelowy), własnościach magnetycznych (MFM - mikroskop sił magnetycznych),ładunku powierzchniowym (EFM).

Wtorek, 8 stycznia 2008 r.

prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki (Instytut Fizyki PAN)

O sile działającej na prąd spinowy w polu elektrycznym



Wtorek, 18 grudnia 2007 r.

prof. dr hab. Adrian Kozanecki i doc. dr hab. Zbigniew Żytkiewicz (Instytut Fizyki PAN)

Centrum Technologii Nanostruktur Półprzewodnikowych i Biosensorów - prezentacja projektu Centrum i nowego laboratorium MBE


W sierpniu 2007 r. IF PAN podpisał z MNiSW umowę na realizację projektu"Centrum Technologii Nanostruktur Półprzewodnikowych i Biosensorów",finansowanego w 66% z funduszy strukturalnych Komisji Europejskiej.Projekt jest realizowany w ramach konsorcjum, w skład któregowchodzą obok IF PAN - Centrum Badań Wysokociśnienowych PAN i Instytut ChemiiFizycznej PAN.
W trakcie seminarium zaprezentowany zostanie projekt i uwarunkowaniafunkcjonowania Centrum oraz podstawowy zakres działalności Centrum.Przedstawiony będzie także projekt nowego laboratorium MBE,powstającego w IF PAN w ramach Centrum. Omówione zostaną parametry imożliwości techniczne najważniejszej inwestycji Centrum - podwójnego układuMBE, składającego się z dwóch połączonych reaktorów MBE: (i) do wzrostuwarstw azotków metali (GaN, AlGaN, InGaN), oraz (ii) do wzrostu warstw ZnO.

Wtorek, 11 grudnia 2007 r.

mgr Beata Brodowska (Instytut Fizyki PAN)

Magetoopór w półprzewodnikach w okolicy przejścia ferromagnetyk-paramagnetyk


W półprzewodnikach zawierających jony magnetyczne zjawiska transportu elektronowego są zależne od spinu elektronów. W związku z tym, ze względu na możliwość wykorzystania w przyszłej elektronice spinowej (spintronice), materiały te są w ostatnich latach intensywnie badane.

Zjawisko magnetooporu, czyli zmiana oporu materiału w polu magnetycznym został wykryty w XIX wieku w metalach ferromagnetycznych, a odkrycie 19 lat temu tzw. Gigantycznego Magnetooporu zostało w tym roku nagrodzone Nagrodą Nobla. Magnetoopór ten wykorzystany został do konstrukcji zaworów spinowych będących podstawą głowic odczytujących informację z twardych dysków.

Na seminarium zostaną przedstawione wyniki badań transportu elektronowego w ferromagnetycznych półprzewodnikach objetościowych należących do grupy związków IV-VI: Sn1-xMnxTe, Sn1-x-yMnxEuyTe, Sn1-x-yMnxEryTe i Ge1-xMnxTe, Ge1-x-yMnxEuyTe, Ge1-x-yMnxYbyTe i oraz w ferromagnetycznych warstwach półprzewodnikowych należących do grupy III-V: In1-xMnxSb/CdTe i In1-xMnxSb/InSb.

Przedstawiona zostanie analiza zachowania magnetooporu badanych materiałów w temperaturach poniżej i powyżej temperatury Curie.

Przeanalizowane zostaną także mechanizmy mające wpływ na zachowanie oporu elektrycznego i magnetooporu w temperaturze przejścia ferromagnetyk-paramagnetyk, zostanie przeprowadzona analiza porównawcza zachowania transportu elektronowego w temperaturze przejscia fazowego badanych materiałów z szeroką klasę metali ferromagnetycznych.

Wtorek, 4 grudnia 2007 r.

mgr Wojciech Zaleszczyk (Instytut Fizyki PAN)

Nanodruty z półprzewodnika półmagnetycznego ZnMnTe: wzrost i podstawowe własności


W ostatnich latach nanodruty półprzewodnikowe wzbudziły szerokie zainteresowanie jako niezwykle uniwersalne nano-"cegiełki", z których można składać funkcjonalne elementy urządzeń elektronicznych. Mogą one stać się również podstawą budowy ultra czułych nanoczujników do wykrywania cząsteczek biologicznych i chemicznych, z nieograniczonymi wręcz potencjalnymi zastosowaniami w biologii, medycynie i ochronie zdrowia. Zastosowania nanodrutów mogą zostać zwielokrotnione, jeśli wykonane zostaną z rozcieńczonych półprzewodników magnetycznych, szczególnie ferromagnetycznych, będących jednym z podstawowych materiałów wyjściowych dla elektroniki przyszłości, opartej na wykorzystaniu spinu nośników prądu, tzw. spintroniki.W referacie zaprezentowane zostaną wyniki badań nanodrutów z półprzewodnika półmagnetycznego ZnMnTe otrzymanych metodą epitaksji z wiązek molekularnych (MBE) przy wykorzystaniu mechanizm wzrostu bazującego na metalicznych katalizatorach (Au) o rozmiarach nanometrycznych. Omówione zostaną pomiary fotoluminescencji i rozpraszania ramanowskiego świadczące o otrzymaniu jednorodnych nanodrutów z kryształu mieszanego ZnMnTe.

Wtorek, 27 listopada 2007 r.

prof. Detlef Hommel (Institute of solid State Physics, University of Bremen, Germany)

Integration of InGaN quantum dots into nitride-based microcavities


  In the first part the growth of InGaN quantum dots (QD) on GaN will be reviewed. Whereas dot densities of 1011-1012 cm-2 can be easily obtained on uncapped structures they are usually unstable after overgrowth by GaN. As well molecular beam epitaxy (MBE) and metal-organic vapour phase epitaxy (MOVPE) have been successfully applied. Due to the large difference in bond strengths between In-N and Ga-N and the significantly higher growth temperature of GaN compared to InGaN the islands intermixes strongly and can be even dissolved [1]. A novel, two-step growth have been developed to obtain optically active InGaN QDs [2]. Green and amber LEDs with quantum dot stacks have been realized.
  Monolithic GaN/AlGaN microcavities have been developed using MBE as well as MOVPE [3]. Different approaches like standard distributed Bragg reflectors (DBR), nested superlattices and corrugated index profiles (RUGATE) will be compared concerning reflectivity and conductivity. Out of these planar microcavities micropillars have benn fabricated using a foucused ion beam system (FIB).
First results on the integration of a single InGaN QD-sheet into a half-cavity AlGaN/GaN DBR with a λ-cavity GaN will be discussed.

[1] A. Pretorius, T. Yamaguchi, C. Kübel, R. Kröger, D. Hommel, and A. Rosenauer phys. stat. sol. (c) 3 (2006) 1679
[2] T. Yamaguchi, J. Dennemarck,C. Tessarek, K. Sebald, S. Gangopadhyay, J. Falta, J. Gutowski, S. Figge, and D. Hommel, phys. stat. sol. (c) 4 (2007) 2407
[3] H. Lohmeyer, K. Sebald, J. Gutowski, R. Kröger, C. Kruse, D. Hommel, J. Wiersig, and F. Jahnke Eur. Phys. J. B 48 (2005) 291

Wtorek, 20 listopada 2007 r.

prof. dr hab. Bogdan Bułka (Instytut Fizyki Molekularnej PAN w Poznaniu)

Szum śrutowy elektronów w nanozłączach


Rozwój technik eksperymentalnych pozwolił na zbadanie w ubiegłym roku korelacji kwantowych (szumów) rozpraszanych elektronów w nanoukładach, na przeprowadzenie eksperymentu Hanbury Browna - Twissa dla elektronów. Amplitudy rozpraszanych elektronów są na ogół zmniejszone zgodnie z ich fermionowską statystyką, a korelacje między rozpraszanymi cząstkami są ujemne. Eksperymenty potwierdziły także wcześniejsze przewidywania teoretyczne, że oddziaływania między elektronami mogą prowadzić do dodatnich korelacji rozpraszanych elektronów. Omówione zostaną warunki, w jakich możemy spodziewać się ujemnych i dodatnich korelacji elektronowych w nanostrukturach. Jako szczególny przypadek przedstawiona zostanie analiza szumów śrutowych dla modelowego układu z trzema elektrodami.

Wtorek, 13 listopada 2007 r.

Prof. Dr. Natan Andrei (Rutgers University, USA)

Quantum Impurities out of the equilibrium: currents and entropy production



Wtorek, 6 listopada 2007 r.

mgr Piotr Wojnar (Instytut Fizyki PAN)

Wytwarzanie i mikro-luminescencja kropek kwantowych CdMnTe


Kropki kwantowe CdMnTe zostały wytworzone za pomocą epitaksji z wiazekmolekularnych. Wgląd w ich własności magneto-optyczne otrzymujemy za pomocąpomiarów mikro-fotoluminescencji w polach magnetycznych do 7T, przyrozmiarze wiązki pobudzającej około 1μm. Obserwowane jest gigantycznerozszczepienie Zeemana stanów ekscytonowych oraz fluktuacje magnetyzacji windywidualnych kropkach kwantowych wywołane przez silne oddziaływaniewymienne sp-d między nośnikami pasmowymi a zlokalizowanymi jonami Mn++.Przedstawione zostaną dwie metody uzyskiwania półmagnetycznych kropekkwantowych CdMnTe. Pierwsza z nich polega na bezpośrednim wprowadzeniu jonówmanganu do warstwy CdTe, z której formuje się kropki kwantowe, przy użyciuniemagnetycznej bariery ZnTe. Jej zaletą jest możliwość kontroli składumanganu poprzez parametry wzrostu, takie jak, temperatura komórki efuzyjnejmanganu, czas jej otwarcia oraz liczbę warstw atomowych domieszkowanychmanganem. Druga metoda polega na zastosowaniu bariery MnTe (w strukturzeblendy cynkowej) do nominalnie niemagnetycznych kropek kwantowych CdTe. JonyMn++ dostają się do wnętrza kropek kwantowych poprzez dyfuzję z bariery.Wkład do magnetyzacji w kropkach kwantowych dają tylko jony Mn++ znajdującesię wewnątrz kropek kwantowych, podczas gdy jony Mn++ z bariery ustawione sąantyferromagnetycznie w sieci krystalicznej MnTe.

Wtorek, 23 października 2007 r.

prof. dr hab. Michał Baj (Instytut Fizyki Doświadczalnej, Uniwersytet Warszawski)

Badania zmiennoprądowego transportu elektronowego warstwowych próbek azotków


Dzięki sprzężeniu pojemnościowemu pomiędzy odizolowanymi, przewodzącymi warstwami, użycieprądu przemiennego w badaniach transportu elektronowego powinno umożliwić dotarcie do warstw,które w badaniach stałoprądowych są niedostępne - np. z powodu oddzielających je barier lub obszarówzubożonych. W referacie przedstawione zostaną rachunki modelowe oraz wyniki badań potwierdzająceużyteczność tego typu metody. Opisana będzie także próba wykazania istnienia swobodnych dziur wazotku indu domieszkowanym magnezem, w którym to materiale na powierzchni tworzy się warstwainwersyjna typu n, uniemożliwiająca stałoprądowy pomiar przewodnictwa materiału typu p znajdującegosię pod nią.

Wtorek, 9 października 2007 r.

dr Janusz Sadowski (Instytut Fizyki PAN)

Nano-druty GaMnAs - jak nieudany wzrost dwuwymiarowy prowadzi do otrzymywania struktur jednowymiarowych


GaMnAs jest bardzo intensywnie badanym półprzewodnikiem ferromagnetycznym, stosowanym do otrzymywania i badania prototypowych struktur spintronicznych. Do niedawna jedynym znanym spodobem jego otrzymywania była krystalizacja cienkich warstw metodą epitaksji z wiązek molekularnych. W refereacie pokaże jak nieudane, w sensie wzrostu warstwowego, procesy epitaksji GaMnAs prowadza do powstawania interesujących struktur prawie-jednowymiarowych: nano-drutów i nano-drzewek.

Wtorek, 2 października 2007 r.

prof. dr hab. Marek Godlewski (Instytut Fizyki PAN)

Dlaczego ALD?


Wtorek, 22 maja 2007 r.

doc. dr hab. Piotr Bogusławski (Instytut Fizyki PAN)

Przyczyny i konsekwencje spontanicznej polaryzacji elektrycznej w strukturach GaN/AlN


Wtorek, 24 kwietnia 2007 r.

dr Karol Horodecki (Uniwersytet Gdański)

Kwantowe splątanie i kwantowa kryptografia


    ( )

Wtorek, 10 kwietnia 2007 r.

prof. dr hab. Marek Cieplak (Instytut Fizyki PAN)

Macierze mikrogenetyczne


Metoda maksymalizacji entropii pozwala zidentyfikować siećoddziaływań między genami, ktora jest zgodna z danymidoświadczalnymi uzyskanymi z macierzy mikrogenetycznych(w Polsce znanych tez pod nazwa mikromacierzy genetycznych).

Wtorek, 27 marca 2007 r.

dr Sergiy Yatsunenko (Instytut Fizyki PAN)

Mechanisms of enhancement of luminescence efficiency in nanostructures of A2B6 semiconductors doped with transitions metal and rare earth ions


Nanostructures of A2B6 compounds are intensively studied due to their possible use as fluorescence labels in biology and medicine. To get light emission at given energy these nanostructures are often doped with emission activators such as transition metal or rare earth ions. In this work mechanisms of radiative recombination in Mn doped A2B6 semiconductor compounds, such as: nanocrystals, quantum dots, bulk crystals are discussed. A special attention is paid to the Mn2+ intra-shell transition 4T1-6A1 and influence of the interactions between spin subsystems (Mn-Mn, Mn-free carriers) on this transition. The kinetics of the Mn2+ intra-shell luminescence decay in the bulk crystals and nanostructures are compared and analyzed. Main attention is focused on the emission of the Mn2+ ions in ZnS matrices of a different dimensionality. The results of optical and magnetic investigations will be presented. Then, the results of optical investigations of ZnS:Tb3+ nanocrystals co-doped with Mn ions will be presented and discussed. It will be shown that Mn co-doping stimulates Tb3+ intra-shell luminescence in ZnS:Tb nanocrystals. The relevant mechanism will be explained.

Wtorek, 20 marca 2007 r.

dr hab. Andrzej Szewczyk (Instytut Fizyki PAN)

Multiferroiki - współistnienie ferromagnetyzmu i ferroelektryczności


W latach sześćdziesiątych ub. wieku zaobserwowano, że istnieje nieliczna grupa materiałów wykazujących równocześnie właściwości ferroelektryczne i ferro- lub antyferromagnetyczne. Jednak dopiero w latach 2001-2003 nastąpił gwałtowny wzrost zainteresowania takimi materiałami, spowodowany perspektywami zastosowania ich w urządzeniach elektronicznych i pamięciach cyfrowych, w których za pomocą pola elektrycznego można by było zmieniać stan magnetyczny pamięci i odwrotnie - za pomocą pola magnetycznego można by zmieniać polaryzację elektryczna układu. Z punktu widzenia fizyki, multiferroiki są niezwykle interesującą klasą materiałów, gdyż - zgodnie z klasycznymi wyobrażeniami - warunki, które muszą być spełnione, by powstało uporządkowanie ferroelektryczne, są sprzeczne z warunkami niezbednymi do pojawienia się ferromagnetyzmu. Przedstawione będą fizyczne przyczyny wykluczania się obu tych rodzajów uporządkowania, a także omówione będą mechanizmy, które sprawiają, że multiferroiki jednak istnieją. Zaprezentowane zostana właściwości niektórych multiferroików, związków o strukturze perowskitu, heksagonalnych manganitów i związków posiadających helikoidalną lub "stożkową" strukturę magnetyczną. Przedstawiona też zostanie możliwość występowania tzw. uporządkowania ferrotoroidalnego.

Wtorek, 13 marca 2007 r.

prof. dr hab. Henryk Szymczak (Instytut Fizyki PAN)

Magnetyzm kobaltytów o strukturze typu "kagome"


Spośród układów tlenkowych charakteryzujacych się silnymi korelacjami elektronowymi kobaltyty (Co) reprezentują, obok wysokotemperaturowych nadprzewodników (Cu) i manganitów (Mn), trzecią grupę związków z fascynującą fizyką wynikającą ze złożonych oddziaływań spinowych, orbitalnych i ładunkowych. Do tej grupy materiałów należy intensywnie ostatnio badana rodzina związków o strukturze typu "kagome"- o wzorze chemicznym M3V2O8 (M=Ni, Co, Cu). Wykład poświecony będzie analizie właściwości magnetycznych tej grupy materiałów.
Między jonami magnetycznymi w związkach typu "kagome" występują oddziaływania antyferromagnetyczne co, dzięki specyficznej strukturze krystalicznej, prowadzi do geometrycznej frustracji. Geometryczna frustracja może być źródłem wielu nowych zjawisk wynikających z makroskopowej degeneracji stanu podstawowego i braku dalekiego porządku magnetycznego. W niskich temperaturach wybór określonego stanu podstawowego związany jest z usunięciem tej degeneracji przez zależne od układu oddziaływanie. Dystorsja sieci krystalicznej może odegrać tu istotną rolę. Również domieszki mogą dramatycznie wpływać na stan podstawowy sfrustrowanego układu.

Wtorek, 27 lutego 2007 r.

dr Cezary Śliwa (Instytut Fizyki PAN)

Obliczenia własności magnetycznych (Ga,Mn)As w modelu Zenera


(Ga,Mn)As jest ważnym członkiem grupy materiałów znanych jako półprzewodniki ferromagnetyczne, łączących własności magnetyczne z półprzewodnikowymi. Model Zenera ferromagnetyzmu w (Ga,Mn)As, w którym w oddziaływaniach magnetycznych pomiędzy zlokalizowanymi spinami pośredniczą swobodne dziury, został początkowo zaproponowany do opisu temperatur Curie i anizotropii magnetycznej warstw epitaksjalnych hodowanych na podłożu o orientacji (001). W trakcie seminarium przedstawione zostaną metody i wyniki dwóch rodzajów obliczeń podobnego typu, a mianowicie obliczeń anizotropii magnetycznej warstw hodowanych na podłożu o orientacji (311) oraz namagnesowania gazu dziur pośredniczącego w oddziaływaniach magnetycznych.

Wtorek, 20 lutego 2007 r.

prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki (Instytut Fizyki PAN)

Foto-magneto-luminescencja w studniach kwantowych GaAs/GaAlAs


Wtorek, 23 stycznia 2007 r.

prof. dr hab. Grzegorz Karczewski (Instytut Fizyki PAN)

Ferroelectric properties of ternary II-VI semiconductors


The first part of the presentation will be devoted to the brief review of ferroelectric properties of ternary II-VI semiconductors, mainly cadmium zinc telluride (CdZn)Te and related compounds. Ferroelectricity in II-VI single crystals was first reported in 1989 by Weil et al. based on an observation of ferroelectric hysteresis, supported by dielectric anomaly [1]. More recently, Fu et al. confirmed the hysteretic behavior of the spontaneous polarization and conduction in these materials [2]. However, ferroelectricity is forbidden in the zinc blend structure. A ferroelectric transition in ternary crystals such, as CdZnTe implies that Zn doping provokes a lattice distortion, lowering the symmetry.

Since the understanding ferroelectricity in cubic II-VI semiconductors is limited, we started a broad study of ferroelectric properties of CdZnTe. The main part of the presentation is focused on experimental and theoretical results concerning this study. We investigated both, MBE-grown thin films and bulk crystals of CdZnTe. The samples exhibit bistable resistance, dielectric constant hysteresis loop and peculiar optical properties. An array of experimental results constitute a solid argument in favor of ferroelectricity in CdZnTe and show that the spontaneous polarization in both bulk crystals and thin films can be switched by a reasonably low external voltage. A conductivity change in a buried 2DEG upon poling the CdZnTe top layer indicates that the built in ferroelectric gates can be implemented in CdTe-based heterostructures. This may be used in field effect devices and resistive memories [3].

The theoretical calculations indicate that the ferroelectricity in CdZnTe is closely connected with the presence of point defects in the crystal lattice, namely Frankle ZnI-VZn pairs. The presence of ZnI-VZn pairs locally lowers the cubic symmetry of the crystal and causes formation of the local electric dipoles, which can interact with other dipoles and form the ferroelectric phase [4].

CdZnTe and similar ferroelectric semiconductors show strong promise and deserve to be investigated as an important group of materials both for the fundamental description of ferroelectricity in distorted zinc-blend semiconductors and for potential applications.

[1] R. Weil, R. Nkum, E. Muranevich, and L. Benguigui, Phys. Rev. Lett. 62, 2744 (1989).
[2] D. J. Fu, J. C. Lee, S. W. Choi, S. J. Lee, T. W. Kang, M. S. Jang, H. I. Lee, and Y. D. Woo, App. Phys. Lett. 81, 5207 (2002).
[3] I. Stolichnov, E. Colla, N. Setter, T. Wojciechowski, E. Janik, G. Karczewski, Phys. Rev. Letters 97, 247601 (2006)
[4] P. Jakubas, P. Boguslawski, to be published.

Wtorek, 16 stycznia 2007 r.

Prof. Dr. Gunther Springholz (Institut fuer Halbleiter und Festkoerperphysik, Johannes Kepler Universitaet)

Structural and electronic properties of self-assembled PbSe quantum dots


Self-assembled IV-VI quantum dots are of considerable interest for mid-infrared device applications. This, however, requires a good control over the structural and electronic properties of the dots. In this talk different approaches are described to control these propertiesthat can be tuned by the growth and overgrowth conditions.For structural investigation of buried dots, a novel method isdeveloped that allows the determination of shape and composition of buried dots using scanning tunneling microscopy. With respect to the electronic properties, it is shown that due to the large deformation potentials of the IV-VI compounds the band alignments and confinment energies strongly dependon the lattice-mismatch between the dots and the matrix material. This leads to a type II band alignment for the case of PbSe/PbTe quantumdots. Different methods to obtain a type II band alignment will be discussed.

Wtorek, 19 grudnia 2006 r.

doc. dr hab. Magdalena Załuska-Kotur (Instytut Fizyki PAN)

Od dyfuzji po stopniach do schodów diabelskich


Oddziaływanie pomiedzy cząstkami ma decydujący wpływ na szybkość procesów dyfuzyjnych przebiegających w układach powierzchniowych. Zależność współczynnika dyfuzji od gęstości odzwierciedla obecność przemian fazowych w układzie i pojawianie sie kolejnych faz uporzżdkowanych. Analityczny opis tych zjawisk jest bardzo trudny i na ogół wymaga rozwiązania hierarchii równań na kolejne wielocząstkowe funkcje korelacji. Ostatnio zaproponowana przez nas nowa, wariacyjna metoda obliczania współczynnika dyfuzji kolektywnej prowadzi do wielu ciekawych wyników dla układów oddziałujących zarówno krótko jak i dalekozasięgowymi oddziaływaniami. Wariacyjne podejście pozwala na opis układów w niejednorodnych potencjałach, na przykład takich, które modelują stopnie na powierzchni. Dla bardziej skomplikowanych struktur powierzchniowych, jak tak zwane schody diabelskie możliwy jest opis ich zachowania dynamicznego.

Wtorek, 28 listopada 2006 r.

Iwona Kowalik (Instytut Fizyki PAN)

Rezonansowe badania fotoemisyjne struktury elektronowej Mn/GaN i MnAs/GaN


Przedstawione zostaną wyniki szeregu badań powierzchni GaN(0001) (objętościowego azotku galu) oddziałującej z osadzonymi warstwami Mn oraz MnAs. Na seminarium przedstawiony zostanie przebieg formowania się interfejsu, z uwzględnieniem przejścia warstwy MnAs w kropki. Analiza struktury elektronowej układów Mn/GaN oraz MnAs/GaN przeprowadzona została metodą fotoemisji rezonansowej.
W przypadku MnAs/GaN pokazane zostaną wyniki dwóch eksperymentów. W obu przypadkach osadzanie MnAs przeprowadzone zostało metodą epitaksji z wiązek molekularnych (MBE) w trzech etapach, lecz pierwsze warstwy otrzymane zostały na dwa sposoby - tradycyjną metodą MBE oraz poprzez otworzenie komórki Mn i dopiero po jej zamknięciu wzbogacenie warstwy arsenem (ang. soaking). Obie metody doprowadziły do samoistnego uformowania się kropek, a przejście warstwy MnAs w kropki zaobserwowane zostało przy zastosowaniu odbiciowej dyfrakcji wysokoenergetycznych elektronów (RHEED). W obu przypadkach kropki charakteryzują się podobną morfologią, lecz istotnie różnią się strukturą elektronową. Wyniki te omówione zostaną także w odniesieniu do struktury elektronowej Mn/GaN z uwzględnieniem wkładu stanów Mn 3d do struktury pasma walencyjnego dla każdego z układów (Mn/GaN i MnAs/GaN).
Rezultaty fotoemisyjne uzupełnione zostana o wyniki pomiarów (ex situ) morfologii powierzchni wykonanych metodą AFM oraz pomiarów własności magnetycznych przy użyciu magnetometru SQUID.

Wtorek, 14 listopada 2006 r.

Prof. dr hab. Marek Cieplak (Zespół Fizyki Biologicznej IFPAN)

Mechaniczne rozciąganie białek


Mechaniczne manipulowanie pojedynczymi molekułami białek zostało zrealizowanedoświadczalnie dla okolo 55 spośród kilkudziesieciu tysiecy białek, którychstruktury zostały wyznaczone. Proste teoretyczne modele gruboziarniste umożliwiaja zbadanie właściwości elastycznych dużo wiekszego zbiorubiałek. Wraz z mgr. Joanna Sułkowską z IF PAN dokonaliśmy przeglądu niemal8000 białek, skorelowaliśmy ich właściwości elastyczne z właściwościami strukturalnymi i zidentyfikowaliśmy te białka, które są szczególnie silne.Zbadaliśmy również, wraz z dr Piotrem Szymczakiem z UW, mechanizmyrozciągania białek pod wpływem przepływu cieczy.

Wtorek, 17 października 2006 r.

mgr. Aleksandra Wójcik (Instytut Fizyki PAN)

Cienkie warstwy ZnO i ZnMnO otrzymane metodą ALD


W referacie omówię metodę Atomic Layer Deposition (ALD) i jej zastosowanie do otrzymywania cienkich warstw ZnO i ZnMnO z wykorzystaniem organicznych prekursorów cynku i manganu. Użycie metody ALD i organicznych prekursorów umożliwiło nam znaczące obniżenie temperatury wzrostu warstw (poniżej 350oC). Własności tych warstw omówione będą w dalszej części mojego referatu.

Wtorek, 4 lipca 2006 r. ,  sala 203 blok I

Prof. dr Detlef Hommel (University of Bremen, Institute of Solid State Physics, Germany)

Quantum dots and microcavities based on II-VI and group III nitride semiconductors


CdSe quantum dots embedded in a ZnMgSSe matrix and their applications will be discussed. The monolithic growth of a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) requires a reflectivity well above 99%. This can be realized by stacks of distributed Bragg reflectors (DBR). A concept using a short period superlattice of ZnCdSSe/MgSe for the low index DBR will be presented. Optically pumped lasing has been obtained. Using a focused ion beam for nano-structuring micropillars can be realized with a very high aspect ratio. The observed optical modes are discussed including theoretical modelling. CdSe quantum dots in such micropillars show the expected Purcell effect.

Wtorek, 27 czerwca 2006 r.

Prof. dr Detlef Hommel (University of Bremen, Institute of Solid State Physics, Germany)

Quantum dots and microcavities based on II-VI and group III nitride semiconductors


CdSe quantum dots embedded in a ZnMgSSe matrix and their applications will be discussed. The monolithic growth of a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) requires a reflectivity well above 99%. This can be realized by stacks of distributed Bragg reflectors (DBR). A concept using a short period superlattice of ZnCdSSe/MgSe for the low index DBR will be presented. Optically pumped lasing has been obtained. Using a focused ion beam for nano-structuring micropillars can be realized with a very high aspect ratio. The observed optical modes are discussed including theoretical modelling. CdSe quantum dots in such micropillars show the expected Purcell effect. InGaN quantum dots can be easily realized on open surfaces but are highly unstable when overgrown by GaN. To understand this, a variety of characterisation methods had to be applied. Using a novel growth procedure evidence for single quantum dot emission was obtained. Trying to realize monolithic nitride VCSELs in a similar manner cracking is a big problem. Nevertheless, first microcavities containing InGaN quantum wells could be realized. Finally some results on homoepitaxial laser diodes grown on free-standing HVPE GaN will be presented including stable cw-lasing at low threshold current densities.

Wtorek, 09 maja 2006 r.

Doc. dr hab. Piotr Bogusławski (Instytut Fizyki PAN)

Struktura elektronowa Mn i Fe w GaN


W referacie omówiona zostanie teoretyczna struktura elektronowa jonów Mn iFe w GaN. Obliczenia przeprowadzone zostały przy użyciu teorii funkcjonaługestości. Zanalizowany zostanie w szczególności wpływ poziomu Fermiego nastan ładunkowy i energie poziomów orbitali d obu metali przejściowych. Przedyskutowany zostanie także związek między strukturą magnetyczną Fe iMn a własnościami magnetycznymi GaN:Mn i GaN:Fe.

Wtorek, 11 kwietnia 2006 r.

Dr Krzysztof Grasza (Instytut Fizyki PAN)

Technologia monokrystalizacji węglika krzemu (SiC) w I.T.M.E.


Węglik krzemu jest szerokoprzerwowym materiałem półprzewodnikowym konkurencyjnym dla krzemu w wykorzystaniu w przyrządach dużej mocy pracujących w wysokiej temperaturze. Monokrystalizacja SiC odbywa się w metodą PVT w temperaturze 2200 stopni C. W Polsce możliwość krystalizacji SiC pojawiła się dzięki zaangażowaniu belgijskiego koncernu materiałowego UMICORE. Od ponad roku w ITME prowadzone są prace nad rozwojem technologii monokrystalizacji, obecnie wytwarzane kryształy nadają się już do badań w których mogłyby uczesniczyć również zespoły badawcze IF PAN. Seminarium ma na celu ocenę możliwości współpracy pomiędzy instytutami w zakresie charakteryzacji kryształów SiC oraz ulepszania metod krystalizacji objetościowej i epitaksji.

Wtorek, 04 kwietnia 2006 r.

dr Kalliopi Trohidou (Computational Materials Science Group Institute of Materials Science, NCSR Demokritos, Athens, Greece)

Exchange Bias Properties of Nanoparticles with core/shell morphology


The requirement for stable magnetic behavior of the nanoparticles at room temperature led to the development of complex spin nanostructures with enhanced magnetic anisotropy. We have employed the Monte Carlo (MC) simulation method to gain information on the exchange bias (EB) effect observed in complex nanoparticles consisted of a ferromagnetic core and an antiferromagnetic or a disorder ferrimagnetic shell. The EB effect originates from the exchange interaction at the core/shell interface and it is responsible for the enhanced magnetic anisotropy. We will present our results on the exchange bias field and the coercive field for different shell thicknesses, particle sizes and interface exchange interaction strength as a function and the temperature. Also we will demonstrate that the disordered ferrimagnetic shell that freezes at low temperature in a cluster glass-like state affects the EB properties to the extent that they exhibit aging and training effects.
The results of our MC simulations will be discussed in the context of recent experiments on complex core/shell nanoparticle systems.

Wtorek, 28 marca 2006 r.

Doc. dr hab. Mai Suan Li (Instytut Fizyki PAN)

Refolding and Misfolding of Proteins

Streszczenie    ( )

Wtorek, 21 marca 2006 r.

dr Tomasz Cichorek (Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu)

Dwukanałowy efekt Kondo w ThAsSe


Kompleksowe badania eksperymentalne wskazują, że niskoenergetyczne wzbudzenia gazu elektronowego w ThAsSe (struktura typu PbFCl) są wynikiem oddziaływania z dynamicznymi defektami sieci krystalicznej. Oddziaływanie to prowadzi do niemagnetycznej realizacji efektu Kondo, którego przejawem jest niezmienniczy względem wysokich pól magnetycznych B < 14 T wzrost oporu elektrycznego z obniżaniem temperatury T < 12 K. W szczególnym przypadku, tzn. gdy temperatura Kondo znacząco przewyższa energię rozszczepienia układów dwupoziomowych (odpowiedzialnych za istnienie dynamicznego nieporządku), rozpraszanie występuje w dwu identycznych i niezależnych kanałach, które różnią się tylko orientacją spinów elektronów przewodnictwa. W rezultacie, aż do ~ 0.15 K, zależność temperaturową oporu elektrycznego determinuje udział -AT1/2. Dwukanałowy efekt Kondo został po raz pierwszy zaobserwowany dla mnokryształów ThAsSe, których podsieć anionowa As-Se jest silnie zdefektowana. Dodajmy, że podobne zjawiska wykryto również w ferromagnetycznym UAsSe i diamagnetycznym ZrAs1.4Se0.5, co świadczy o uniwersalności rozpraszania elektronów przewodnictwa na układach dwupoziomowych wynikających ze strukturalnego nieporządku.

Wtorek, 14 marca 2006 r.

Dr Krzysztof Dybko (Instytut Fizyki PAN)

Aktywacja przewodnictwa w heterostrukturach GaN/AlGaN w reżimie kwantowego efektu Halla


Zaprezentuję wyniki pomiarów całkowitego kwantowego efektu Halla w heterostrukturachGaN/AlGaN o wysokich ruchliwościach elektonów. Heterostruktury te otrzymywane są metodą PA-MBE na podłożu monokrystalicznym GaN w Instytucie Fizyki Wysokich Ciśnień "Unipress"i należą do najlepszych na świecie. Świadczą o tym obserwacje kwantowego efektu Hallaw temperaturach 1.5-15 K, w polach magnetycznych do 23 Tesli.Wyznaczając energię aktywacji przewodnictwa odpowiednio w obszarach przerw cyklotronoweji spinowej można wnioskować o masie efektywnej oraz g-czynniku elektronów w badanej heterostrukturze.Pokażę rezultaty takiej analizy dla próbek o koncentracji elektronów 6x10^11 i 2x10^12 cm^-2.

Wtorek, 07 marca 2006 r.

Prof. dr hab. Andrzej M. Klonkowski (Wydział Chemii Uniwersytet Gdański)

Transfer energii od wzbudzonych nanocząstek do jonów Tb(III) w materiałach w matrycy preparowanej metodą zol-żel


Przedmiotem zainteresowania są materiały składające się z jonów Tb(III) i kropek kwantowych szerokopasmowych półprzewodników unieruchomionych spułapkowanych kserożelach tlenkowych. Na przykładzie kropek kwantowych ZnS syntetyzowanych metodą odwróconej miceli, widać jak dzięki transferowi energii od wzbudzonych kropek do emitujących jonów Tb(III) wzmocniona zostaje intensywność emisji. W takich materiałach obserwuje się efekt kwantowania rozmiaru, gdy zmieniają się rozmiary nanokryształów półprzewodnika.Innym punktem zainteresowania jest efekt wzmocnienia emisji jonów Tb(III) w materiałach, gdzie nanokryształy półprzewodnika zastąpione zostały nanocząstkami metali szlachetnych (Ag albo Au). Takie materiały wykazują też efekt zwężenia pasm emisji.

Wtorek, 28 lutego 2006 r.

mgr Ewa Przeździecka (Instytut Fizyki PAN)

Właściwości ZnO i ZnMnO typu p otrzymanego metodą utleniania warstw Zn(Mn)Te


W prezentacji omówione zostanie wytwarzania i charakteryzacja warstw ZnO i ZnMnO o dziurowym typie przewodnictwa. W szczególności pokazany zostany wpływ wyboru domieszki akceptorowj na właściwości elektryczne i optyczne kryształów tlenku cynku. Pokazane zostaną także magnetooptyczne badania ZnMnO (w szczególności obserwacja rozszczepienia Zeemana związanego z oddziaływaniem sp-d) oraz preparatyka homozłącza n-ZnO/p-ZnO.

Wtorek, 21 lutego 2006 r.

dr hab. Andrzej Kolek (Wydział Elektrotechniki i Informatyki Politechniki w Rzeszowie)

Szumy niskoczęstotliwościowe warstw rezystywnych RuO2 + szkło


Warstwy otrzymuje się techniką spiekania proszków dwutlenku rutenu i szkła. Znajdują zastosowanie jako rezystory oraz termometry niskich temperatur. Omówione zostaną szumy niskoczęstotliwościowe warstw w zakresie temperatur kriogenicznych.

Wtorek, 10 stycznia 2006 r.

Prof. dr hab. Marek Cieplak (Instytut Fizyki PAN)

Nanoskalowe przepływy cieczy w pobliżu ukształtowanej powierzchni


Przeprowadzono badania dynamiki molekularnej cieczy zbudowanej z łancuchówatomów i przepływającej przez nanokanały ukształtowane geometrycznie i chemicznie.Badania dotyczą obszarów hydrodynamicznego i knudsenowskiego,gdy transport cieczy ma charakter balistyczny.Chemiczne ukształtowanie kanału prowadzi do stacjonarnych przepływównowego typu, w których następuje przełączanie pomiędzyprzepływem parabolicznym (Poiseuelle'a) i płaskim (korkowym).Ruch nanokropli na ukształtowanej powierzchni wykazuje podobieństwado staczania sie kropli wody z liscia lotosu. Liscie lotosu, tak jakkończyny jaszczurki gekko mają struktury w nanoskali.

Wtorek, 6 grudnia 2005 r.

Prof. dr hab. Marek Grinberg (Wydzial Fizyki Uniwersytet Gdanski)

Co spektroskopia jonów przejściowych w wysokich ciśnieniach "mówi" o lokalnych własnościach kryształu


Nie podano.

Wtorek, 22 listopada 2005 r.

dr Arkadiusz Wójs (Instytut Fizyki Politechniki Wroclawskiej)

Ułamkowy ładunek w fotoluminescencji układów hallowskich


Byłoby miło gdyby za pomocą fotoluminescencji (PL) 2D gazu elektronowego w silnym polu magnetycznym udało się badać powstawanie cieczy nieściśliwych (np. stanu Laughlina), które w badaniach transportowych prowadzą do kwantowego efektu Halla. W widmach PL zmierzonych jeszcze w 1990 faktycznie widać skoki i rozszczepienia pików skorelowane z występowaniem efektu Halla, ale dotąd brakowało teorii. Kłopot choćby z samą identyfikacją mikroskopowych stanów radiacyjnych bierze się stąd, że zaburzenie związane z dziurą walencyjną wprowadzoną do cieczy elektronowej jestpodobnej wielkości co charakterystyczna energia wzbudzeń cieczy, co prowadzi do współzawodnictwa nieściśliwości i efektów ekscytonowych. Wykład będzie poświęcony koncepcji "kwaziekscytonów" czyli trionów (X-=2e+h) oddziałujących z otaczajaca je cieczą Laughlina. Ładunek trionu ekranowany jest dyskretnie i tylko częściowo, zdradzając ułamkowe kwantowanie ładunku wzbudzeń cieczy. Zależność stabilności kwaziekscytonów od obecności i znaku ładunku kwazicząstek, zależność energii rekombinacji różnych kwaziekscytonów od ich ładunku, a także ułamkowe kwantowanie tego ładunku prowadzą do przewidywanych widm PL które przynajmniej jakościowo zgadzają się z doświadczeniem. Prezentowane dywagacje bedą poparte uczciwą numeryką.

Wtorek, 15 listopada 2005 r.

Prof. dr hab. Sylwester Porowski (Instytut Wysokich Cisnien PAN)

Wzrost kwantowych struktur azotkowych metodą MBE na bezdyslokacyjnych podłożach GaN


W prezentacji omówiony zostanie nowy mechanizm wzrostu azotkowych struktur kwantowych metodą PA MBE (Plazma Assisted MBE). Wzrost taki może zachodzić w bardzo niskich temperaturach, o ile podłoże nie zawiera dyslokacji. Omówione zostaną wyniki uzyskane dla struktur laserowych i heterostruktur z gazu 2D.

Wtorek, 25 października 2005 r.

Prof. Włodzimierz Zawadzki (Instytut Fizyki PAN)

Półwzględność dla elektronów w nanorurkach węglowych


Sformułowano półrelatywistyczną kinematykę i dynamikę elektronów w nanorurkach węglowych. W domenie kwantowej rozpatrzony jest ruch drżący (Zitterbewegung) elektronów w nieobecności pól zewnętrznych.

Wtorek, 18 października 2005 r.

Dr Magdalena Margańska (Wydział Fizyki Teoretycznej, Uniwersytet Śląski)

Orbitalne momenty magnetyczne w nanorurkach węglowych


Nanorurki węglowe, ze swoją cylindryczną topologią, są jednymz naturalnych układów, w których występuje efekt Aharonova-Bohma. Ten efektjest odpowiedzialny za oscylację oporu w polu magnetycznym, za powstawanieprądów trwałych, a także, w nanorurkach węglowych, za zmianę charakteruprzewodnictwa rurki przez przyłożenie pola magnetycznego. Orbitalny momentmagnetyczny indukowany przez prądy trwałe decyduje w znacznej mierze oodpowiedzi magnetycznej nanorurki. Badamy owe momenty w nanorurkach jedno- iwielościennych, zarówno obojętnych elektrycznie jak i domieszkowanychelektronami lub dziurami. Okazuje się, że przesunięcie poziomu Fermiegoznacznie zmienia powstające prądy trwałe, wzmacniając je do tego stopnia, żew niektorych rurkach wielościennych mogą pojawić się prądy spontaniczne.

Wtorek, 11 października 2005 r.

Dr. Alexander I. Voitenko (Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kijów, Ukraina)

Paramagnetic effect in tunnel junctions with charge-density-wave metals (superconductors)


The variation of Tedrow and Meservey's method for studying the spin-polarized currents in tunnel junctions is proposed. The method comprises the analysis of the current-voltage characteristics of junctions, which involve charge-density-wave metals or superconductors and are embedded into a magnetic field. New possibilities are discussed.

Wtorek, 04 października 2005 r.

Prof. dr hab. Lukasz A. Turski (Centrum Fizyki Teoretycznej PAN)

Quasiclassical description of Spin 1/2 Bloch Electrons


For some classes of crystal symmetries wave function of Bloch electrons aquire non-zero Berry phase. The resulting quasiclassical dynamics looks a bit different than usual Netwonian mechanics; positions of electrons become non-commutative. Does that lead to some new, and hopefully measurable, effects?

Wtorek, 20 września 2005 r.

Prof. Luis Arizmendi (University of Coimbra, Coimbra - Portugalia)

Stable holograms for diffractive devices using lithium niobate


In this talk I present the research results on thermal fixing of photorefractive holograms in lithium niobate crystals, obtained by our group during several years. In particular we studied the conditions for fixing, and the properties of diffraction efficiency and lifetime of fixed holograms in different situations. The origin of this fixing process was also studied. I will present our results on the crystal characteristics needed for optimization of holograms for practical applications. Finally, I will present our most recent results on hologram fixing in LiNbO3:Mg crystals.

Wtorek, 31 maja 2005 r.

Prof. dr hab. Włodzimierz Zawadzki (IF PAN)

Jeszcze raz o symetrycznym ekranowaniu w półprzewodnikach



Wtorek, 26 kwietnia 2005 r.

Prof. dr hab. Włodzimierz Jaskólski(Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu)

O pewnych własnościach supersieci węglowych nanorurek


W zależności od sposobu zwijania i średnicy, nanorurki węglowe powstałe przez zwijanie pojedyńczych warstw grafitowych, mogą mieć zarówno własności metaliczne (przewodzące) jak i półprzewodnikowe. Nanorurki różnych typów i o różnych średnicach można łączyć ze sobą za pomocą tzw. defektów topologicznych. Już złącza 2 metalicznych nanorurek mogą wykazywać szerokie przerwy przewodnictwa. Jeszcze ciekawsze własności przewodzące wykazują kropki kwantowe powstałe przez wstawienie krótkiego odcinka metalicznej nanorurki jednego typu (B), pomiędzy półnieskończone nanorurki innego typu (A) (L.Chico, W.Jaskólski, Phys. Rev. B 69, 085406, 2004). Zupełnie niespodziewane własności znaleźliśmy dla supersieci metalicznych nanorurek ...A-B-A-B-A-B-A-B.... (konkretnie (2n,0)/(n,n), W.Jaskólski, L.Chico, Phys. Rev. B 71, xxx, 2005). Pracujac w przybliżeniu pi-elektronowym wykazaliśmy istnienie stanów, które pochodzą z dyskretyzacji (kwantyzacji) pasm w nanorurce A, ale lokalizują się w nanorurce sąsiada B.

Wtorek, 12 kwietnia 2005 r.

Witold Łojkowski(Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk)

Parametr lokalizacji i jego zastosowanie do opisu struktury granic między kryształami


W referacie omówię kryteria przewidywania dla jakich orientacji krystalograficznych występuje minimum energii granicy. Pokażę jak kryteria te zależą od energii wiązania dwóch kryształów.
Pokażę również jak szerokość rdzeni dyslokacji niedopasowania zależy od energii wiązania kryształów i modułu sprężystości postaciowej kryształów. Stosunek energii wiązania do modułu sprężystości postaciowej nazwałem parametrem lokalizacji.
Zarówno kryteria niskiej energii jak i szerokość rdzeni dyslokacji zależą od wartości parametru lokalizacji p. Dla wartości p bliskiej zero kryterium niskiej energii to równoległość gęsto upakowanych płaszczyzn krystalograficznych. Dyslokacje mają całkowicie rozmyte rdzenie.
Dla p o wartości bliskiej 1, granice o niskiej energii to takie dla których jest duża gęstość obszarów tzw. dobrego dopasowania sieci. Jednak jednoczesne wypełnienie obu kryteriów odpowiada szczególnie niskiej energii granicy.
Znane jest pojęcie przejścia granica półkoherentna - niekoherentna. Przejście to następuje gdy rdzenie dyslokacji niedopasowania zlewają się ze sobą. Następuje to przy krytycznej grubości warstwy lub kącie dezorientacji. Pokażę jak parametry te zależą od parametru lokalizacji.
W sumie pokażę spójną teorię przewidującą strukturę granic ziaren na podstawie wiedzy o naturze wiązania kryształów w poprzek granicy.

Wtorek, 22 marca 2005 r.

Elżbieta Zipper(Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski)

Wpływ splątanych fotonów na własności pierścieni mezoskopowych


Oddziaływanie układów mezoskopowych z nieklasycznym polem elektromagnetycznym jest interdyscyplinarnym zagadnieniem, które bada jak pole elektromagnetyczne przygotowane w różnych stanach kwantowych wpływa na charakterystyki układu mezoskopowego.
W prezentowanej pracy pokażemy jak wpływa ono na prądy trwałe. W szczególności pokażemy wpływ kwantowego splątania na prąd w pojedynczym pierścieniu. Następnie rozważymy dwa odległe pierścienie mezoskopowe, z których każdy oddziałuje z jednym z pary fotonów. Zbadamy korelacje prądów trwałych dla przypadków, gdy fotony są klasycznie skorelowane i kwantowo splątane. Ponieważ istnieje jednoznaczna relacja między stanem kwantowym fotonów, a wynikającym prądem trwałym kwantowe korelacje splątanych fotonów przenoszą się na korelacje prądów trwałych. Stwarza to możliwość zastosowania układów mezoskopowych do detekcji i badania splątanych stanów kwantowego pola elektromagnetycznego.

Wtorek, 15 marca 2005 r.

Tomasz Andrearczyk(IF PAN)

Magnetoopór w cienkich warstwach n-ZnO:Al i n-(Zn,Mn)O:Al


W referacie przedyskutowany zostanie wpływ sprzężenia spinowo-orbitalnego oraz oddziaływania wymiany s-d na magnetoopór ZnO oraz Zn<1sub>1-xMnxO o składach x = 3 i 7%. Cienkie warstwy tych materiałów otrzymane były metodą ablacji laserowej i domieszkowane Al na typ n, do koncentracji elektronów ~1020cm-3. Pomiary transportowe przeprowadzono w szerokim zakresie temperatur 0.05-300 K. Ilościowy opis magnetooporu ZnO w ramach teorii słabej lokalizacji pozwolił na wyznaczenie stałej sprzężenia λso=(4.4±0.4)x1011eVcm dla hamiltonianu kp struktury wurcytu, Hsosoc(sxk). Z kolei magnetoopór (Zn,Mn)O zinterpretowany został jako wpływ rozszczepienia spinowego na oddziaływanie elektron-elektron. Magnetoopór ten daje informacje na temat stopnia polaryzacji spinowej układu.

Wtorek, 8 marca 2005 r.

J. T. Devreese(Departement Fysica, Universiteit Antwerpen, Belgium)



Non-adiabaticity of exciton-phonon systems in various quantum-dot structures drastically enhances the efficiency of the exciton-phonon interaction, especially when the exciton levels are separated with energies close to the phonon energies. Also "intrinsic" excitonic degeneracy can lead to enhanced efficiency of the exciton-phonon interaction. The effects of non-adiabaticity are important in order to interpret the surprisingly high intensities of the phonon "sidebands" observed in the optical absorption, the photoluminescence and the Raman spectra of quantum dots. Considerable deviations of the oscillator strengths of the phonon-peak sidebands, observed in some experimental optical spectra, from the Franck-Condon progression, which is prescribed by the commonly used adiabatic approximation, find a natural explanation within the non-adiabatic approach.

Wtorek, 1 marca 2005 r.

Prof. Dr. Michael Giersig(Center of Advanced European Studies And Research)



Due to their small size, nanoparticles often exhibit electronic properties that differ from the properties of the corresponding bulk material. Research in this area is motivated by the possibility of designing materials with novel electronic, optical, magnetic, photochemical and catalytic properties. Umpteen examinations on nanosized metallic clusters show distinct Quantum size effects and the possibility for application in nanooptics and bionano-medicine. To give an example of nanosized semiconductor- metal and magnetic particles we will discuss the synthesis, the optical and structural characterization as well as the creation of nanostructures and some applications.

Wtorek, 22 lutego 2005 r.

Grzegorz Karczewski(Instytut Fizyki, PAN, Warszawa)

NiMnSb w aspekcie zastosowań w spintronice: badania metodą Channeling/RBS


NiMnSb jest ferromagnetykiem krystalizującym w tzw. strukturze heuslera. Ze względu na wysoką temperaturę Curie (760 C) oraz przewidywane teoretycznie unikatowe właściwości elektronowe materiał ten stał się ostatnio bardzo interesujący dla zastosowań w przyrządach spintronicznych. Wspomniane własności elektronowe to występowanie przerwy energetycznej dla elektronów o jednym kierunku spinów i przekrywanie pasm energetycznych elektronów o drugim kierunku spinów. NiMnSb jest zatem klasycznym przykładem tzw. ferromagnetyka półmetalicznego (half-metallic ferromagnet), w którym wszystkie elektrony na poziomie Fermiego mają jeden kierunek spinów, zatem występuje całkowita polaryzacja spinowa nosników. Niestety doświadczalne badania NiMnSb nie potwierdzają przewidywań teoretycznych - pokazują, że w praktyce polaryzacja spinowa elektronów jest znacznie mniejsza niż 100 %. Nasze badania miały na celu poszukiwanie odpowiedzi na pytanie, co jest tego przyczyną i czy ewentualna optymalizacja technologii nie zwiększyłaby polaryzacji spinowej. Prowadziliśmy badania strukturalne mało znaną metodą rozpraszania wstecznego cząstek ? na epitaksjalnych warstwach NiMnAs wytwarzanych metodą MBE na dopasowanych sieciowo podłożach GaAs/InP (Channeling - Rutherford Back Scattering.
W trakcie seminarium omówione zostaną nasze wyniki badań metodą Channeling/RBS warstw NiMnSb oraz przedstawione zostanie ogólne wprowadzenie do metody badawczej Channeling/RBS. Ponadto, omówione zostaną podstawowe własności NiMnSb jako klasycznego przedstawiciela materiału z grupy ferromagnetyków półmetalicznych krystalizujących strukturze heuslera.

Wtorek, 15 lutego 2005 r.

Dr Grzegorz Grabecki(IF PAN)

Szczególna przydatność PbTe do wytwarzania nanostruktur kwantowych


Zostaną przedyskutowane pewne problemy związane z wytwarzaniem i badaniami nanostruktur półprzewodnikowych w których (przynajmniej w zasadzie) możliwe jest sterowanie wszystkimi parametrami stanów kwantowych nośników prądu. Takie obiekty cieszą się obecniewielkim zaineresowaniem, ze względu na nadzieje zbudowania komputerów kwantowych. Jednak bardzo istotnym problemem jest ograniczenie wpływu aktywnych elektryczniedefektów materiałowych. Niestety, nawet pojedyncze defekty w niekontrolowany sposób modyfikują potencjały wiążące nośniki w nanostrukturach, co prowadzi do zniszczenia koherencji stanów kwantowych.Wydaje się, że tellurek ołowiu, PbTe, może być tutaj ciekawą propozycją materiałową, ze względu na bardzo wysoką stałą dielektryczną (ε0 > 1000) i silne stłumienie dalekozasięgowych potencjałów kulombowskich. Okazuje się, że stany kwantowe w nanostrukturach PbTe są stosunkowo nieczułe na obecność defektów. Zostało to w pełni potwierdzone przez wyniki doświadczalne, których prezentacji i dyskusji będzie poświęcona przeważająca część seminarium.

Wtorek, 18 stycznia 2005 r.

Doc. dr hab. Tomasz Story(IF PAN)

Półprzewodnikowe magnetyczne struktury (Eu,Gd)Te


W kryształach mieszanych Eu1-xGdxTe zastąpienie jonów Eu2+ matrycy EuTe jonami Gd3+ generuje metaliczne przewodnictwo typu n i jakościowo zmienia własności magnetyczne tych materiałów: antyferromagnetyzm obserwowany w (izolujących) kryształach EuTe zastępuje faza ferromagnetyczna w n-(Eu,Gd)Te.W referacie omówione zostaną metody otrzymywania cienkich warstw (Eu,Gd)Te oraz wyniki ich strukturalnej, elektrycznej i magnetycznej charakteryzacji. Obserwowany doświadczalnie efekt indukowania wysoką koncentracją nośników przejścia antyferromagnetyk-ferromagnetyk będzie przedyskutowany w ramach mechanizmu RKKY pośrednich oddziaływań wymiennych.