Zakład Fizyki Ciała Stałego - Instytut Fizyki Doświadczalnej

ul. Pasteura 5
PL 02-093 Warszawa

Tel: 048-22-55-32-778

E-mail: sek-zfcs@fuw.edu.pl

Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego ma wieloletnią tradycję badań materii skondensowanej. Jej początki sięgają lat 50-tych ubiegłego wieku, kiedy wokół prof. Leonarda Sosnowskiego zaczęła się tworzyć polska szkoła półprzewodników, wywodząca się z pracujących wówczas razem na Hożej grup badawczych Instytutu Fizyki Doświadczalnej WF UW i Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk. Szkoła ta, dzięki szeregowi odkryć i aktualnej aktywności badawczej ma dziś ugruntowaną w świecie pozycję. Obecny potencjał kadrowy oraz bogate wyposażenie w nowoczesną aparaturę pomiarową i technologiczną stwarza warunki do prowadzenia badań w głównym nurcie nauki światowej. Mają one bardzo szeroki charakter i obejmują klasyczną spektroskopię, spektroskopię ultraszybką, magnetospektroskopię, badania strukturalne, magnetyczne i transportowe, EPR, magnetometrię. Elementem stymulującym dynamiczny rozwój badań półprzewodników jest silne zaplecze technologiczne. W ciągu ostatnich lat zostały zakupione m.in. urządzenia do epitaksji (dwukomorowa maszyna MBE dla materiałów III-V i II-VI, druga maszyna MOCVD dla nanostruktur azotkowych), przyrząd do trawienia wiązką jonów, mikroskopy sił atomowych, przyrządy do litografii.

Obszary badań prowadzonych w Zakładzie obejmują szereg grup materiałowych. Prowadzone są badania półprzewodników półmagnetycznych, łączących własności półprzewodnikowe i magnetyczne. Tematyka ta została ostatnio bardzo ożywiona przez nadzieję na rozwój elektroniki opartej na spinie (spintroniki), Badane są nowe półprzewodnikowe ferromagnetyki i materiały hybrydowe. Przedmiotem badań są szerokoprzerwowe materiały półprzewodnikowe typu III-V i II-VI. Ważne rezultaty w tej dziedzinie osiągnięto już w badaniach azotków i tlenków. Są to materiały o dużym znaczeniu aplikacyjnym (źródła i detektory światła ultrafioletowego i białego), a także wykazujące ciekawe właściwości magnetyczne po silnym domieszkowaniu metalami przejściowymi. Jest badana dynamika nośników prądu i efekt fotowoltaiczny w materiałach mogących znaleźć zastosowanie w bateriach słonecznych. Oprócz badań podstawowych w dziedzinie materiałów szerokoprzerwowych rozwijana jest współpraca z firmą Ammono, światowym liderem wzrostu monokryształów GaN.

Kolejnym badanym materiałem jest epitaksjalny grafen. Prowadzone są badania takimi technikami jak spektroskopia Ramana, spektroskopia ultraszybka, badania transportowe oraz dyfraktometria rentgenowska. Grafen budzi ogromne nadzieje, zarówno aplikacyjne jak i poznawcze jako nowy i układ o obniżonej wymiarowości.

Rozwijane są oparte na nowoczesnej technologii badania nanostruktur półprzewodnikowych, w szczególności badania wzbudzeń elektronowych i stanów skorelowanych nośników oraz nieklasyczne własności emisyjne kropek kwantowych (źródła pojedynczych i skorelowanych fotonów). Dotychczasowe osiągnięcia dowodzą, że posiadana infrastruktura technologiczna pozwala na wytwarzanie również struktur fotonicznych takich jak mikrofilary zawierające kropki kwantowe oraz nowe typy mikrownęk ze studniami kwantowymi. Kolejnym obiektem badań są pojedyncze nośniki bądź jony w nanostrukturach półprzewodnikowych. Przedmiotem tych badań jest analiza własności pojedynczych obiektów o najmniejszej możliwej w ciele stałym skali, prowadzące do rozwijania metod manipulacji nimi i, docelowo, koherentnej kontroli, badania transportu elektronowego w heterostrukturach półprzewodnikowych, badania tunelowania rezonansowego. Zostały zapoczątkowane badania nad izolatorami topologicznymi.

Postęp technologiczny umożliwia badania o charakterze podstawowym, ale także prace nad  urządzeniami półprzewodnikowymi służącymi do emisji światła: diodami elektroluminescencyjnymi i laserami. Zastosowanie nowych materiałów i odpowiednich struktur zmierza do uzyskania efektywnej emisji w trudno obecnie osiągalnych zakresach widmowych, w tym w zakresie terahercowym. Planowane są także dalsze prace nad detekcją promieniowania terahercowego.