Výzkumná skupina laserové chemie
O výzkumné skupině
Výzkumná skupina laserové chemie se věnuje přípravě tenkých vrstev a nanostrukturovaných materiálů řadou technik. Mezi ně patří především laserová ablace, radiofrekvenční depozice a techniky chemické depozice z plynné fáze. Laboratoře jsou dobře vybaveny vakuovými aparaturami pro depozici nových materiálů a také analytickou technikou pro charakterizaci jak připravených materiálů, tak i reakčních produktů.
Zaměření výzkumu
Výzkum se zaměřuje na depozici materiálů na bázi křemíku a germania pro fotovoltaické aplikace, depozici oxidů, suboxidů, oxykarbidů a oxynitridů pro fotokatalytické a fotoelektrochemické aplikace a depozici nanostrukturovaných silicidů a germanidů ve formě nanodestiček a nanodrátů pro fotokatalytické aplikace.
Charakterizace materiálů se provádí řadou technik spektroskopických (infračervená, UV-Vis, Ramanova, fotoelektronová a EDX spektroskopie), mikroskopických (skenovací elektronová mikroskopie) a difrakčních (prášková difraktografie). Plynné a kapalné vzorky se analyzují navíc pomocí plynové chromatografie a hmotnostní spektrometrie. Skupina poskytuje analytický servis i ostatním oddělením ÚCHP.
Depozice tenkých vrstev technikami laserové ablace
Skupina se dlouhodobě věnuje depozici tenkých vrstev laserovou ablací. K tomu jsou využívány excimerový ArF a infračervený TEA CO2 laser. Při depozici ve vysokém vakuu (řádově 10⁻³ Pa a nižším) jsou připravovány tenké vrstvy oxidů, silicidů, kovů apod. jednoduchou ablací pevného terče. Vzhledem k vysokým rychlostem chladnutí jsou připravené vrstvy amorfní. Krystalizací při vyšších teplotách se modifikují a optimalizují jejich vlastnosti pro fotokatalytické nebo senzorické aplikace.
Depozice nanostrukturovaných materiálů technikou reaktivní laserové ablace
Při laserem indukované depozici materiálů v reaktivním plynu (do 10 Pa) dochází k interakci mezi ablovaným materiálem a molekulami plynu, vzájemné reakci a depozici materiálu s odlišným složením, než je složení pevného terče. Vzhledem k pomalejšímu průběhu depozice a nukleaci před dopadem materiálu na substrát je připravený materiál většinou nanokrystalický. Takto jsou např. připravovány oxidy, suboxidy nebo oxykarbidy ablací elementárního kovu v atmosféře kyslíku, silicidy nebo germanidy ablací kovu v silanu/germanu apod.
Chemická depozice z plynné fáze (CVD)
Pomocí různých technik CVD (low pressure CVD, subatmospheric CVD, chemical vapor transport – CVT) jsou ve Výzkumné skupině laserové chemie připravovány nanostrukturované depozity z prekurzorů křemíku a germania. Po kompletní strukturní a materiálové charakterizaci jsou tyto nanostruktury – hlavně nanodráty – dále studovány pro své elektronické a (foto)elektrochemické vlastnosti. V současné době jsou studovány (foto)elektrochemické vlastnosti křemíkových depozitů a jejich použitelnost pro generování jednoduchých uhlovodíků redukcí oxidu uhličitého a také pro štěpení vody.
Další témata výzkumu
- Příprava nových materiálů radiofrekvenčními technikami
- Fotoelektrochemická, fotokatalytická a senzorická charakterizace
8. 9. 2023
5. 4. 2020