Schválené projekty 2017

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2017

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 54 573 242 Kč

Z toho 2.5% - 1 364 331 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 210 137
EKF  3 929 534
FAST  2 465 732
FS  9 344 630
FEI 13 996 004
HGF  5 272 251
FMMI  7 123 785
VC  8 743 333
CP  1 123 505
CELKEM 53 208 911

KódSP2017/132
Název projektuModelování dynamických jevů v polovodičových spin-laserových strukturách s porušenou in-plane symetrií
ŘešitelFördös Tibor Ing., Ph.D.
Školitel projektudoc. Dr. Mgr. Kamil Postava<br />
Období řešení projektu01.01.2017 - 31.12.2017
Předmět výzkumuPolovodičové lasery se spinově polarizovaným proudem se staly pro své potenciální aplikace v inovacích bodem zájmu v současném výzkumu. V těchto zařízeních dochází k zářivým přechodům spinově polarizovaných nosičů, které vedou k emisi kruhově polarizovaných fotonů. [1-3]. Zahrnutí a využití spinu elektronu umožnuje kontrolovat a modulovat polarizaci emitovaného koherentního světla a tím otevírá horizonty pro nové aplikace. Spin-lasery slibují nižší laserový práh [4-5], rychlejší dynamiku modulace až do THz oblasti [6], zvýšenou polarizační a modulační stabilitu a sníženou parazitickou frekvenci, která omezuje vysokorychlostní bezdrátový přenos [7].




Současné studium struktur spin-VCSEL se potýká se vlivem lineárního dvojlomu a lineárního dichroismu v zesílení III-V polovodičové heterostruktury na polarizaci emitovaných fotonů. Tyto jevy vedou k emisi i) lineárně polarizovanému módu a ii) ke dvěma lineárně polarizovaným módům a jejich beatingu v GHz oblasti. Tyto lineární jevy pocházející z porušené symetrie (1) na povrchu (povrchové pnutí) a (2) na rozhraních III-V polovodičových multivrstev (redukce z Td na C2v symetrii) razantně změní polarizaci a zamezí emisi původně kruhově polarizovaných fotonů danou rekombinací spinově polarizovaných elektronů. Pro pochopení těchto jevů je nezbytné teoretické modelování stacionárních a dynamických jevů zahrnující lokální linearní dvojlom a lineární dichroismus v zesílení v laserových strukturách společně s experimentální charakterizací těchto struktur.

Projekt navazuje na předchozí práce, v níž řešitelé rozšířili stávající základní modely spontánní emise fotonů v izotropních multivrstevnatých prostředích [4] na modely popisující spontánní a stimulovanou dipólovou emisi v anizotropních multivrstevnatých InGaAs/GaAsP polovodičových strukturách [8, 9], které jsou klíčové pro popis struktur s porušenou in-plane symetrií. Na projektu se rovněž budou účastnit studenti Bc. a NMgr. studia.


[1] N. C. Gerhardt and M. R. Hoffmann, Advances in Optical Technologies, 268949, (2012).
[2] M. Holub,P. Bhattacharya, J. Phys. D 40, R179 (2007).
[3] S. H. Liang et al., Phys. Rev. B 90 , 085310 (2014)
[4] J. Rudolph, S. Döhrmann, D. Hägele, M. Oestreich and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 87 241117 (2005)
[5] M. Holub, B T Jonker Phys. Rev. B 83 125309 (2011).
[6] J. Lee, W. Falls, R. Oszwaldowski and I. Zutic, Appl. Phys. Lett. 97 041116 (2010).
[7] G. Boéris, J. Lee, K. Výborný and I. Zutić Appl. Phys. Lett. 100 121111 (2012)
[8] T.Fördös, K. Postava, H.Jaffrès, and J. Pištora, Matrix approach for modeling of spin-polarized light-emitting diodes and lasers, Journal of Optics, 16 (6), 065008 (2014)
[9] K. Postava; T. Fördös; H. Jaffrès; L. Halagačka; H. J. Drouhin; J. Pištora; Modeling of anisotropic grating structures with active dipole layers . Proc. SPIE 9516, Integrated Optics: Physics and Simulations II, 95160O
Členové řešitelského týmuIng. Přemysl Ciompa
Bc. Mariusz Drong
Ing. Tibor Fördös, Ph.D.
doc. Dr. Mgr. Kamil Postava
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Hlavními cílemi tohoto projektu jsou
(1)teoretické studium kvantových optických přechodů a dipolárních interací spin-polarizovaných nosičů v polovodičových InGaAs/GaAsP kvantových strukturách s porušenou in-plane symetrií a lineárním dichroismem v zesílení ve směru <1 1 0> (ve spolupráci s pracovištěm École Polytechnique a UMP CNRS/Thales). Období řešení: leden-březen 2017.

(2)teoretické studium a analýza dynamiky polarizace emitovaného světla v polovodičových spin-laserech s lokálními anizortopiemi a lineárním dichroismem v zesílení ve směru <1 1 0> v InGaAs QW. Dynamiku této polarizace lze popsat Maxwell-Blochovými rychlostními rovnicemi pro čtyřhladinový systém, které zahrnují spinovou polarizaci sub-hladin valenčního a vodivostního pásu v polovodiči. Období řešení: duben-červen 2017.

(3)aplikace těchto modelů pro výpočet vlastních polarizačních módů a jejich časový vývoj v moderních spin-laserových povrchově emitujících strukturách s vertikální geometrií (spin-VCSELs) s vícenásobnými InGaAs/GaAsP a GaAs kvantovými jámami a Braggovou mřížkou s lokálními anizotropiemi ve směru <1 1 0>. Období řešení: červenec-září 2017.

(4)experimentální měření kompletní Muellerovy matice a analýza vzorků half spin-VCSELs laserů s InGaAs/GaAsP kvantovými jámami a Braggovou mřížkou s lokálními anizotropiemi na rozhraních III-V polovodičů. Tato analýza povede k určení optických konstant lokálních anizotropií ve struktuře, které budou následně vstupními parametry do předchozích modelů popisující dynamiku spin-laserů. Období řešení: říjen-prosinec 2017.

Výsledky budou prezentovány studenty Bc. a NMGr. studia na tuzemské a zahraniční konferenci SPIE Spintronics X, USA. Počítá se rovněž s publikací v časopice s IF.


Řešitelský tým:

Hlavní řešitel projektu: Ing. Tibor Fördös
Školitel projektu: doc. Postava z VŠB (Institut fyziky, Centrum Nanotechnologií a IT4I VP4).
Další řešitelé: Mariusz Drong, Bc. Přemysl Ciompa
Navrhovaný projekt je podáván v rámci doktorského studia hlavního řešitele projektu T.Fördöse na VŠB v rámci PhD pod dvojím vedením na École Polytechnique/Université Paris-Saclay pod vedením doktorského školitele prof. Henri-Jean Drouhina, na pracovišti Unité Mixte de Physique/CNRS, Thales v Paříži pod vedením Dr. Henriho Jaffrèse. Toto pracoviště, jejímž ředitelem pro vědu a výzkum je prof. A. Fert, je špičkovým pracovištěm v oblasti spitroniky a nanomagnetismu. Pracoviště disponuje experimentálním vybavením spinově polarizovaných laserů GaAsP/InGaAs s vertikálním uspořádáním (half spin- VCSELs) s optickým a rovněž s elektrickým čerpáním. Na experimentálním měření polovodičových struktur pomocí spektroskopické elipsometrie Muellerových matic se budou rovněž podílet studenti NMgr a Bc. studia.


Publikace hlavního řešitele:
[1] T.Fördös, K. Postava, H.Jaffrès, and J. Pištora, Matrix approach for modeling of spin-polarized light-emitting diodes and lasers, Journal of Optics, 16 (6), 065008 (2014)
[2] T. Fördös, O. Životský, K. Postava, D. Hrabovský, J. Pištora, J. Lančok, M. Miglierini, M. Klementová Ferromagnetic nanoparticular films studied by optical and magneto-optical ellipsometry, Journal of Physics: Conference Series 303, pp. 012041, 2011.
[3] T. Fördös, K. Postava, and J. Pištora, Magneto-optical effects in nanostructures with reduced symmetry. Proc. SPIE 8306, 83061F, 2011.
[4] K. Postava; T. Fördös; H. Jaffrès; L. Halagačka; H. J. Drouhin; J. Pištora; Modeling of anisotropic grating structures with active dipole layers . Proc. SPIE 9516, Integrated Optics: Physics and Simulations II, 95160O

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. Stipendia37000,-37000,-
3. Materiálové náklady40000,-27820,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby18000,-31569,-
6. Cestovní náhrady67000,-65611,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory18000,-18000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady180000,-
Uznané náklady180000,-
Celkem běžné finanční prostředky180000,-180000,-