Zakład Efektów Kwantowych w Nanostrukturach

Działalność naukowa Zakładu Efektów Kwantowych w Nanostrukturach związana jest z projektowaniem, wytwarzaniem i charakteryzacją struktur w skali nano. Zainteresowania badawcze grupy Nanostruktury i Nanourządzenia związane są z problemami fizycznymi takimi jak: struktura elektronowa fotokatalitycznych półprzewodników, mechanizm rekombinacji nośników ładunku powstających w wyniku absorpcji światła w półprzewodnikach, samoorganizacja nanocząstek materiałów o właściwościach magnetyczno-optycznych i plazmonicznych, efekty rozmiarowe w nanostrukturach oraz efekty powierzchniowe zjawisk spintronicznych, magnetyzm w układach o obniżonej wymiarowości i wiele innych.

Nanostruktury wytarzane są metodami próżniowymi takimi jak: rozpylanie magnetronowe, osadzanie za pomocą lasera impulsowego (Pulsed Laser Deposition, PLD), technika kondensacji w obecności gazu obojętnego (Inert Gas Condensation, IGC) jak i osadzeniem elektrochemicznym. Otrzymane nanomateriały mogą być później nanostrukturyzowane w pomieszczeniach czystych (tzw. clean room) za pomocą litografii optycznej i elektronowej.

Działalność grupy koncentruje się wokół rozwoju technologii otrzymywania nanostruktur na bazie tlenków metali i chalkogenków metali przejściowych dla fotokatalizy, bifunkcyjnej katalizy oraz sensorów gazu, elementów magnetycznych komórek pamięci, nanostruktur logiki spinowej, mikro i nanoczujników magnetycznych, multiferroicznych złącz tunelowych, a także wytwarzaniem jednowymiarowych nanostruktur półprzewodnikowych do zastosowań w elektronice, elektrokatalizie i układach termoelektrycznych.

• Wytwarzanie nanocząstek metali i nanocząstek tlenków metali o ściśle ustalonym rozmiarze i gęstości upakowania metodą magnetronowego rozpylania jonowego w połączeniu z techniką IGC.
• Wytwarzanie nanocząstek z cienkowarstwową otoczką z innego metalu lub tlenku metalu (tzw. core/shell nanoparticles).
• Otrzymywanie wieloskładnikowych cienkich warstw oraz struktur wielowarstwowych metali i związków metali o zdefiniowanej grubości i składzie chemicznym metodą rozpylania magnetronowego.
• Wytwarzanie cienkich warstw lub układów wielowarstwowych z materiałów ceramicznych, polimerowych lub kompozytowych o ściśle zdefiniowanej grubości i składzie chemicznym metodą PLD.
• Wykonywanie odbiciowej dyfrakcji wysokoenergetycznych elektronów RHEED nakierowane na nieinwazyjne badanie powierzchni podłoża lub monitorowanie in situ wzrostu cienkich warstw.
• Synteza nanoporowatego tlenku glinu w procesie dwustopniowej anodyzacji w elektrolitach kwasowych. Wytwarzanie matryc o prostej (średnica porów 35-100 nm, długość do 100 μm) lub złożonej (modulowana średnica porów, pory rozgałęzione) geometrii porów.
• Wytwarzanie nanodrutów metalicznych, półprzewodnikowych, polimerowych i hybrydowych o różnej geometrii w oparciu o elektrochemiczne techniki osadzania.
• Wytwarzanie porowatych nanodrutów w procesie elektroosadzania połączonego z selektywnym trawieniem.
• Projektowanie i wytwarzanie nanostruktur o rozmiarach od 10 nm do kilkunastu µm z wykorzystaniem litografii elektronowej.
• Projektowanie i wytwarzanie elementów mikroelektrod o rozmiarach od 1 µm do kilkunastu mm przy pomocy litografii optycznej.
• Trawienie cienkich warstw działem argonowym z możliwością analizy jakościowej przy pomocy detektora SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) wraz z profilem głębokościowym.
• Nanoszenie kontaktów metalicznych (aluminium, złoto na chromie) oraz warstw izolacyjnych Al₂O₃.