Ultrarychlá dynamika nosičů náboje ve 2D materiálech

Abstract

Title: Ultrafast dynamics of charge carriers in 2D materials Author: Bc. Petr Koutenský Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: RNDr. Martin Kozák, Ph.D., Department of Chemical Physics and Optics Abstract: The goal of this thesis was to study ultrafast dynamics of excitons in monolayers of transient metal dichalcogenides WSe2 and MoS2 using methods of ultrafast laser spectroscopy. We focus on two types of processes in this thesis. We measured ultrafast dynamics of carrier recombination and inter-valley scattering of excitons. We also focused on ultrafast manipulation with excitonic energy levels which allows us to remove the energy degeneracy in different minima of the band structure using coherent optical effects (optical Stark effect and Bloch-Siegert shifts). In the future, the observed phenomena could contribute to developement of new utrafast optical and optoelectronical devices exploting so called valley polarization of electrons in the studied materials. Keywords: Ultrashort laser puses, time-resolved laser spectroscopy, nonlinear op- tics, 2D crystals iii

Název práce: Ultrarychlá dynamika nosičů náboje ve 2D materiálech Autor: Bc. Petr Koutenský Katedra: Katedra chemické fyziky a optiky Vedoucí diplomové práce: RNDr. Martin Kozák, Ph.D., Katedra chemické fyziky a optiky Abstrakt: Cílem této práce bylo experimentálně zkoumat ultrarychlou dynamiku excitonů v monovrstvách dichalkogenidů přechodných kovů WSe2 a MoS2 pomocí metod ultrarychlé laserové spektroskopie. Práce se zaměřuje na pozorování dvou typů procesů. Konkrétně jsme měřili dynamiku rekombinace a meziúdolního roz- ptylu excitonů. Dále se v práci zaměřujeme na ultrarychlou manipulaci s energe- tickými hladinami excitonů dovolující sejmout energetickou degeneraci v různých minimech pásové struktury pomocí optických koherentních jevů (optický Star- kův jev a Bloch-Siegertův posuv). Pozorované jevy mohou v budoucnu přispět k rozvoji nového typu ultrarychlých optických a optoelektronických součástek a nového typu elektroniky využívající tzv. údolní polarizaci elektronů v látkách. Klíčová slova: Ultrakrátké laserové pulzy, časově-rozlišená laserová spektroskopie, nelineární optika, 2D krystaly iii