Plasmonics in Semiconductors.

This thesis establishes a mathematical, physical and experimental framework for description, characterization, and application of semiconductor plasmonic properties. Plasmonic phenomena in semiconductors are found in the Terahertz and far-infrared domain, where they have the potential to improve sensors or be the basis of novel devices. III-V semiconductor samples (GaAs, InP, InSb, and InAs) with various doping were analyzed spectroscopically in broad spectral range. Fourier Transform Infrared Spectroscopy together with Terahertz time-domain spectroscopy were used for characterization of the free carrier (plasmonic) and lattice (phononic) optical properties of the samples. The Drude-Lorentz model was used to describe these properties, with the addition of magneto-optical (MO) effects. High mobility semiconductors (InSb and InAs) exhibit huge free carrier magneto-optical effect for small external magnetic field. These measurements were compared to electric Hall effect measurement using Van der Pauw method. Based on the spectroscopic and MO characterization of the samples, the applicability of semiconductor as plasmonic materials is discussed. Huge advantage of semiconductors is the tunability their plasmonic properties. Three methods of controlling the plasmonic behavior of semiconductors were analyzed: Shifting of plasma frequency to higher frequencies by increasing of n-type doping concentration. Modification of the material permittivity (conductivity) tensor spectra by the external magnetic field. Shifting of plasmonic resonance by generation of nanogratings in the material, either by carrier concentration modulation by interference light illumination (sinusoidal grating) or by lithography (lamellar grating). The effective medium approximation of nanogratings was verified using Rigorous Coupled Wave Analysis. An experimental application of widely tunable THz surface plasmon resonance sensor on semiconductors is presented. Generation of surface plasmon polariton at the interface between undoped InSb(InAs) and dielectric is experimentally demonstrated. This sensor has the added functionality of strong magnetic tuning. The applicability of this sensor is discussed, along with analysis of different sensor architecture.Tato práce zavádí matematický, fyzikální a experimentální rámec pro popis, charakterizaci a aplikaci plasmonických vlastností polovodičů. Plasmonické jevy v polovodičích jsou přítomny v terahertzové a daleké infračervené oblasti, kde mohou posloužit k vývoji nových zařízení nebo zlepšení stávajích senzorů. Vzorky III-V polovodičů (GaAs, InP, InSb a InAs) s různým stupněm dopování byly analyzovány spektroskopicky v široké spektrální oblasti. Infračervné spektroskopie s Fourierovou transformací a terahertzová spektroskopie v časové doméně byly použity pro charakterizaci optických vlastností volných nosičů náboje (plasmonické vlastnosti) a optických vlastností vibrací atomové mřížky (fononické vlastnosti). K popsání těchto vlastností byl použit Drude-Lorentzův model, i s přidanou teorií pro popis magneto-optických jevů. Polovodiče s vysokou mobilitou nosičů náboje (InAs, InSb) vykazují obrovské magneto-optické jevy pro malé externí magnetické pole. Tyto optická měření byla porovnána s elektrickým měřením Hallova jevu pomocí Van der Pauwovy metody. Z výsledků spektroskopických a magneto-optických měření vzorků je diskutována použitelnost polovodičů jako plasmonických materiálů. Výhodou polovodičů možnosti ladění jejich plasmonických vlastností. Tři metody ladění byly analyzovány: Zvyšování plasmonické frekvence pomocí n-dopování příměsemi. Změna materiálové permitivity a vodivosti pomocí magnetického pole. Změna plasmonické rezonance pomocí nanomřížek (efektivního prostředí), ať už vyrobenými pomocí změny dopování vzniklé interferenčním osvitem (sinusové mřížky) nebo litografickými metodami (lamelární mřížky). Aproximace efektivním prostředím nanomřížek byla ověřena pomocí rigorózní teorie vázaných vln. Je prezentováno experimentální ověření široce laditelného terahertzového senzoru založeného na bází rezonance povrchového plasmonu. Tento senzor má možné ladění díky externímu magnetickému poli. Použitelnost tohoto senzoru a analýza odlišné architektury senzoru jsou diskutovány.516 - Institut fyzikyvyhově

Difrakce světla na vrstvách s periodickým profilem dielektrické funkce

Import 03/08/2012This master thesis deals with modeling of diffraction on grating with harmonically mod- ulated dielectric function. Such grating can arise from presence of a spin wave. For the understanding of grating calculation, the calculation for layered system is initially presented. Then the approximation of gratings using Fourier series is defined. Such ap- proach is called the Rigorous Coupled Wave Analysis - RCWA. Example of calculation for harmonic profile of dielectric function is shown. The correctness of this approach is discussed. Furthermore, the basics of magnonics, Brillouin light scattering and spin wave behavior are outlined. The final point of this thesis shows the model of reflectivity of Fe layer with magnonic wave.Tato diplomová práce se zabývá modelováním difrakce na mřížce s periodickým profilem dielektrické funkce. Taková mřížka může vzniknout přítomností spinové vlny. Pro pochopení mřížkového výpočtu je uveden nejprve výpočet pro jednoduché vrstvy a poté je definováno jak aproximovat mřížku pomocí Fourierových řad (Rigorous Coupled Wave Analysis - RCWA), s uvedením výpočtu pro harmonické periodické funkce. Je diskutována správnost výpočtu. Dále jsou nastíněny základní principy magnoniky, chování spinových vln a Brillouinova rozptylu světla. Finálním bodem je namodelování odrazivosti od Fe vrstvy s magnonovou vlnou.516 - Institut fyzikyvelmi dobř

Plasmonic behavior of III-V semiconductors in far-infrared and terahertz range

Background: In this article, III-V semiconductors are proposed as materials for far-infrared and terahertz plasmonic applications. We suggest criteria to estimate appropriate spectral range for each material including tuning by fine doping and magnetic field. Methods: Several single-crystal wafer samples (n, p-doped GaAs, n-doped InP, and n, p-doped and undoped InSb) are characterized using reflectivity measurement and their optical properties are described using the Drude-Lorentz model, including magneto-optical anisotropy. Results: The optical parameters of III-V semiconductors are presented. Moreover, strong magnetic modulation of permittivity was demonstrated on the undoped InSb crystal wafer in the terahertz spectral range. Description of this effect is presented and the obtained parameters are compared with a Hall effect measurement. Conclusion: Analyzing the phonon/free carrier contribution to the permittivity of the samples shows their possible use as plasmonic materials; the surface plasmon properties of semiconductors in the THz range resemble those of noble metals in the visible and near infrared range and their properties are tunable by either doping or magnetic field.Web of Science13art. no. 1

Structural color filters with compensated angle-dependent shifts

Structural color filters use nano-sized elements to selectively transmit incident light, offering a scalable, economical and environmentally friendly alternative to traditional pigment- and dye-based color filters. However, their structural nature makes their optical response prone to spectral shifts whenever the angle of incidence varies. We address this issue by introducing a conformal VO2 layer onto bare aluminum structural color filters. The insulator-metal transition of VO2 compensated the spectral shift of the filter's transmission at a 15{\deg} tilt with 80% efficiency. Unlike solutions that require adjustment of the filter's geometry, this method is versatile and suitable also for existing structural filters. Our findings also establish tunable materials in general as a possible solution for angle-dependent spectral shifts

Magneto-optical properties of InSb for terahertz applications

Magneto-optical permittivity tensor spectra of undoped InSb, n-doped and p-doped InSb crystals were determined using the terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) and the Fourier transform far-infrared spectroscopy (far-FTIR). A Huge polar magneto-optical (MO) Kerr-effect (up to 20 degrees in rotation) and a simultaneous plasmonic behavior observed at low magnetic field (0.4 T) and room temperature are promising for terahertz nonreciprocal applications. We demonstrate the possibility of adjusting the the spectral rage with huge MO by increase in n-doping of InSb. Spectral response is modeled using generalized magneto-optical Drude-Lorentz theory, giving us precise values of free carrier mobility, density and effective mass consistent with electric Hall effect measurement.Web of Science611art. no. 11502

Swift X-Ray Observations of Classical Novae. II. The Super Soft Source sample

The Swift GRB satellite is an excellent facility for studying novae. Its rapid response time and sensitive X-ray detector provides an unparalleled opportunity to investigate the previously poorly sampled evolution of novae in the X-ray regime. This paper presents Swift observations of 52 Galactic/Magellanic Cloud novae. We included the XRT (0.3-10 keV) X-ray instrument count rates and the UVOT (1700-8000 Angstroms) filter photometry. Also included in the analysis are the publicly available pointed observations of 10 additional novae the X-ray archives. This is the largest X-ray sample of Galactic/Magellanic Cloud novae yet assembled and consists of 26 novae with super soft X-ray emission, 19 from Swift observations. The data set shows that the faster novae have an early hard X-ray phase that is usually missing in slower novae. The Super Soft X-ray phase occurs earlier and does not last as long in fast novae compared to slower novae. All the Swift novae with sufficient observations show that novae are highly variable with rapid variability and different periodicities. In the majority of cases, nuclear burning ceases less than 3 years after the outburst begins. Previous relationships, such as the nuclear burning duration vs. t_2 or the expansion velocity of the eject and nuclear burning duration vs. the orbital period, are shown to be poorly correlated with the full sample indicating that additional factors beyond the white dwarf mass and binary separation play important roles in the evolution of a nova outburst. Finally, we confirm two optical phenomena that are correlated with strong, soft X-ray emission which can be used to further increase the efficiency of X-ray campaigns.Comment: Accepted to ApJ Supplements. Full data for Table 2 and Figure 17 available in the electronic edition. New version of the previously posted paper since the earlier version was all set in landscape mod

Depolarization in spectroscopic ellipsometry

Import 29/09/2010Spektroskopická elipsometrie je metoda široce používaná v průmyslu i výzkumu k optické charakterizaci různých systémů, ať už vrstevnatých struktur, metamateriálů, biologických vzorků nebo roztoků. Depolarizační jevy mohou tato měření narušovat a proto je vhodné vědět, jak je detekovat a popř. odstranit. V této práci je pomocí aparátu Muellerových matic popsán spektroskopický elipsometr a pomocí fázové modulace je ukázáno, jak lze depolarizaci detekovat. Pro minimalizaci chyb je využito zónového středování.Spectroscopic ellipsometry is method widely used in research and industry for optical characterization of various systems, such as layered materials, metamaterials, biological samples or solutions. Depolarization effects can cause problems with data measurement a therefore it is necessary to know how to detect them and preferably how to remove them. In this work is the spectroscopic ellipsometer described by Mueller matrix calculus and it is shown, how the depolarization can be detected through the phase modulation. Error minimalization is done by zone averaging.Neuvedenovelmi dobř

Analysis and optimization of Joma Sport online marketing communication

This thesis analyzes Joma Sport‘s current online marketing communication and provides strategy recommendations based on its findings. Firstly, it studies the Czech online environment and customer behavior, with a primarily focus on shopping. The intensity of Internet usage in the Czech Republic is growing and Internet users tend to buy online more often. Consequently, the thesis evaluates online marketing tools available for Joma Sport in the Czech Republic and provides a scope of possibilities for the company’s online communication. Sporting goods market is also analyzed, showing that e-commerce represents a very competitive market and sporting goods a similarly developed segment. Furthermore, the thesis concentrates on the evaluation of the online marketing tools usage of both Joma Sport and its competitors. Lastly, the author analyzes Joma Sport’s current online marketing communication and identifies potential room for improvement. Based on the findings, suggestions for improvement are proposed and new long-term online marketing communication model is created using the See Think Do Care model, which focuses on connecting with Internet users in all phases of their decision cycle.Diplomová práce si kladla za cíle zhodnotit současnou online marketingovou komunikaci společnosti Joma Sport a na základě výzkumu poskytnout doporučení pro její zlepšení. Nejprve byla provedena studie českého internetového prostředí a nákupního chování českých uživatelů na internetu. Intenzita využití internetu v České republice dlouhodobě roste a uživatelé skrze něj stále častěji nakupují. Zhodnocení využitelných online marketingových nástrojů a jejich aktuálního stavu v České republice poskytlo rámec možností pro internetovou komunikaci společnosti. Zpracovaná analýza trhu se sportovním vybavením ukázala velkou míru konkurence v e commerce obecně, i v tomto segmentu konkrétně. Proběhlo zhodnocení dosavadního využití online marketingových nástrojů používaných společností Joma Sport a jejími konkurenty. Následně byla zhodnocena současná komunikace Joma Sport na internetu se zjištěním výrazného prostoru ke zlepšení. Na základě výzkumu byla navržena doporučení pro zlepšení a vytvořen návrh nové dlouhodobé online marketingové komunikace s využitím modelu See-Think-Do-Care, která má cíl zasáhnout uživatele ve všech fázích rozhodovacího cyklu

Analysis of distribution of fuel in Czech republic

Tato práce, Analýza distribuce pohonných hmot v České republice, se zabývá tím, jaké jsou v České republice hlavní distribuční toky zmíněných komodit a jak jsou tedy ropa a její produkty dopravovány od chvíle těžby nebo přechodu státní hranice. Jako konec logistického řetězce je zde stanoven prodej koncovému zákazníkovi na čerpacích stanicích. V práci jsou jmenovány kritické body, které mohou nastávat při přepravování těchto nebezpečných látek a zváženy některé následky, které by mohlo špatné nakládání s nimi vyvolat. Závěrem je hodnocena výhodnost jednotlivých typů přepravy a efektivita celého distribučního řetězce na území České republiky.This theses, Analysis of distribution of fuel in Czech republic, focuses on main fuel distribution channels in Czech republic and how are the oil and oil products transferred after the moment of oil extraction or after crossing the state border. As the end of the logistics chain is considered the moment of sale of the product to costumer. In this theses are defined critical points, where they can be found when transferring dangerous substances and consequences of inadequate manipulation are considered. In the conclusion benefits of different means of transport and effectiveness of complex distribution chain in Czech republic are evaluated

Experimental demonstration of magnetoplasmon polariton at InSb(InAs)/dielectric interface for terahertz sensor application

Abstract We experimentally demonstrate surface plasmon resonance (SPR) in the terahertz range in InSb and InAs. The surface plasmon is excited on the interface between a thin polymer film and the semiconductor using a silicon prism in Otto configuration. The low effective mass of InSb and InAs permits tuning of the SPR by an external magnetic field in the transversal configuration. The data show a good agreement with a model. Strong excitation of the surface plasmon is present in both materials, with a shifting of resonance position by more than 100 GHz for the field of 0.25 T, to both higher and lower energies with opposite orientation of the magnetic field. Applicability of the terahertz SPR sensor is discussed, along with modeled design for the Kretschmann configuration