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
Přístrojové vybavení
Členové
RNDr. Radek Fajgar, CSc.
Vedoucí výzkumné skupiny, Vědecký pracovník
RNDr. Vladislav Dřínek, CSc.
Vědecký pracovník
Ing. Pavel Dytrych, Ph.D.
Vědecký pracovník
Ing. Věra Jandová, Ph.D.
Vědecký pracovník
Ing. Martin Koštejn, Ph.D.
Vědecký pracovník
Daria Bartlová
Odborný pracovník ve výzkumu
RNDr. Jaroslav Kupčík
Odborný pracovník ve výzkumu
Ing. Dana Pokorná
Odborný pracovník ve výzkumu