Schválené projekty 2016

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2016

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 896 914 Kč

Z toho 2.5% - 1 397 423 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 270 231
EKF  4 459 400
FAST  2 765 016
FS  9 344 371
FEI 13 781 413
HGF  5 130 549
FMMI  7 000 000
VC 10 748 511
CELKEM 54 499 491

KódSP2016/61
Název projektuPovrchové vlny v infračervené a terahertzové oblasti na dopovaných polovodičích
ŘešitelChochol Jan Ing.
Školitel projektudoc. Dr. Mgr. Kamil Postava<br />
Období řešení projektu01.01.2016 - 31.12.2016
Předmět výzkumuSoučasná fotonika a příbuzné vědy se rozvíjí do několika směrů. Jedním z nich je pokračující miniaturizace fotonických komponent a zrychlování jejich funkcí. Jednou z metod, jak toho dostáhnout je využití povrchových vln, nejčastěji povrchových plazmonů na materiálech s negativní permitivitou[1]. Tyto vlny umožňují, kromě dalších vlastností, koncentrovat elektromagnetickou energii do menší struktur. Další oblast souvisí s rozmachem technologií v submilimetrových vlnách – terahertzové oblasti (THz) mezi infračervenými a mikrovlnami. Takzvaný THz gap, kterým se označoval nedostatek spolehlivých technologií v této oblasti se postupně zaplňuje a terahertzová oblast se odkrývá jako další krok v telekomunikacích, senzorech, či medicíně [2]. Tato práce má za cíl tyto dvě oblasti spojit a to na materiálu dopovaných polovodičů. Dopované polovodiče mají v daleké infračervené a terehartzové oblasti negativní permitivitu a nižší tlumení než kovy, mohou tedy sloužit jako materiály povrchové plazmony. Možnost řízení jejich vlastností pomocí koncentrace dopantů, nanostrukturováním či externími vlivy jako je optické pumpování[3] nebo magnetické pole[4] z nich činí ideální materiály pro aplikace v terahertzové oblasti a povrchových vlnách.
Pomocí spektroskopických technik v daleké infračervené (FTIR – Fourier Transform Infrared Spectroscopy) a terahertzové oblasti (THz-TDS – Terahertz time-domain spektroscopy) lze polovodiče a jejich struktury charekterizovat a to, po jistých úpravách komerčních přístrojů, včetně aplikace externího magnetického pole.
Modelování dopovaných polovodičů a jejich struktur, odezvy a vlastností lze provádět vícero způsoby. V tomto projektu se budou komplemenátně využívat dva způsoby. První z nich je RCWA neboli Metoda vázaných vln - Rigorous Coupled Wave Analysis [5], kde se pomocí Fourierových řad studují periodické struktury. Tato metoda je úspěšně používaná pro modelování lamelárních i 2D periodických struktur. Dalším přístupem je modelování pomocí numerických metod, v komerčním programu COMSOL Multiphysics pomocí metody konečných prvků. Tento program bežně používaný v průmyslové praxi umožňuje výpočty a optimalizace různých fyzikálních problémů, včetně elektromagnetismu.
Spojením experimentálních výsledků ze spektroskopických měření a počítačového modelování lze dosáhnout pochopení vlastností povrchových vln v dopovaných polovodičích v infračervené a terahertzové oblasti a převedení těchto znalostí do aplikovaného výzkumu.

[1] ATWATER, Harry A. The Promise of Plasmonics, 2007. http://www.scientificamerican.com/article/the-promise-of-plasmonics/.
[2] WITHAYACHUMNANKUL, Withawat a Mira NAFTALY. Fundamentals of Measurement in Terahertz Time-Domain Spectroscopy. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves [online]. 2014, 35(8): 610-637 [cit. 2015-12-07]. DOI: 10.1007/s10762-013-0042-z. ISSN 1866-6892. Dostupné z: http://link.springer.com/10.1007/s10762-013-0042-z
[3] GÓMEZ Rivas, J., J. A. Sánchez-Gil, M. Kuttge, P. Haring Bolivar, and H. Kurz. Optically Switchable Mirrors for Surface Plasmon Polaritons Propagating on Semiconductor Surfaces. Physical Review B 74, no. 24 (December 20, 2006). doi:10.1103/PhysRevB.74.245324.
[4] PALIK, E.D., FURDYNA, J.K., 1970. Infrared and microwave magnetoplasma effects in semiconductors. Reports on Progress in Physics 33, 1193.
[5] NEVIERE M. and POPOV E., Light propagation in periodic media, New York, Marcel Dekker 2003.
Členové řešitelského týmuIng. Jan Chochol
Ing. Barbora Kacerovská
doc. Dr. Mgr. Kamil Postava
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Výstupem toho projektu bude změření vlastností pomocí spektroskopických technik, vyhodnocení dat a simulace plasmonických struktur pomocí počítačového modelování RCWA a v programu COMSOL. Charakterizace vzorků bude doplněna o měření vodivosti pomocí Hallova jevu na spolupracujícím pracovišti v na Université Lille 1.
Výsledky budou publikováný na mezinárodních konferencích „80th Annual Meeting of the DPG and DPG Spring Meeting“ (Regensburg, Německo, Březen 2016) a „ICSE-7“ (Berlín, Německo, Červen 2016) a dále v impaktovaných časopisech.
Dále se předpokládá návštěva pracoviště na Dalhousie University, Halifax, Kanada ohledně prezentace výsledků, konzultace modelování a možných aplikací.

Časový harmonogram:
1. čtvrtina roku: Stavba optické aparatury, Měření vzorků, Testy správnosti modelů, Předběžné výsledky
2. čtvrtina roku: Vyhodnocování dat, Modelování
3. čtvrtina roku: Modelování a zpracování výstupů
4. čtvrtina roku: Dokončení projektu
Průběžně: Publikace výsledků, Doměřování vzorků

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia25000,-25000,-
3. Materiálové náklady30000,-34903,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-26990,-
5. Služby30000,-60798,-
6. Cestovní náhrady98511,-35820,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory14000,-14000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady197511,-
Uznané náklady197511,-
Celkem běžné finanční prostředky197511,-197511,-