IO3004 Halvledar-och nano-optik 6,0 hp

Semiconductor and Nano-Optics

OBS!

Detta är en nedlagd kurs.

I kursen ges studenterna baskunskap om halvledaroptik. De lär sig om elektroniska och fononiska optiska övergångar i bulk material och nanostrukturer. Dessutom, bekantar sig studenterna med ämnen vid kunskapsgränsen inom modern nanooptik. De analyserar närfältsljus och dess applikationer i mikroskopi och nanofotonik, samt plasmoner i metalstrukturer.

  • Utbildningsnivå

    Forskarnivå
  • Huvudområde

  • Betygsskala

Sista planerade examination: VT21.

Information för forskarstuderande om när kursen ges

VT 2012, period 3

Lärandemål

I kursen ges studenterna baskunskap om halvledaroptik. De lär sig om elektroniska och fononiska optiska övergångar i bulk material och nanostrukturer. Dessutom, bekantar sig studenterna med ämnen vid kunskapsgränsen inom modern nanooptik. De analyserar närfältsljus och dess applikationer i mikroskopi och nanofotonik, samt plasmoner i metalstrukturer.

Efter kursen skall studenterna kunna:

• Ha grundläggande kunskaper om bandstrukturen i halvledarmaterial, fria och bundna elektroner och hål, excitoner, plasmoner och fononer, samt deras påverkan på optiska spektra.

• Ange distinktioner mellan direkta och indirekta, radiativa och icke-radiativa, samt tillåtna och förbjudna optiska övergångar i halvledare och deras nanostrukturer.

• Beräkna energier av excitonernas övergångar i olika material och energi nivåer i kvantbrunnar.

• Peka ut skillnader och likheter mellan fjärr- och närfältsljus, nanooptik och konventionell optik.

• Föreslå lämpliga förutsättningar för närfältskarakterisering av följande optiska egenskaper: luminiscens, transmission och reflektion.

• Beskriva grunderna och identifiera viktiga frågor inom teknik och användning av halvledarnanostrukturer och plasmavågledare.

• Beskriva förutsättningar för generering av plasmoner i planara och sfäriska plasmon-strukturer.

Kursens huvudsakliga innehåll

Kursen täcker följande områden:

Grunderna i kristall- och bandstrukturen av halvledarmaterial, fria och bundna elektroner och hål, excitoner, plasmoner och fononer.

  • Grunderna i kristall- och bandstrukturen av halvledarmaterial, fria och bundna elektroner och hål, excitoner, plasmoner och fononer.

  • Optiska mätmetoder.
  • Elektroniska, excitoniska och fononiska optiska övergångar.
  • Nanostrukturer i halvledare, inklusive kvantprickarnas teknologi och optiska egenskaper.
  • Egenskaper hos, samt generation, detektion och analys av närfältsstrålning.
  • Närfältsmikroskopi.
  • Egenskaper av plasmoner i tunna metalliska skikt och nanopartiklar.

Kursupplägg

Kursen består av 11 två timmars föreläsningar och en demolab. Hemuppgifter ges efter varje lektion.

Behörighet

Grunderna i optik och fasta tillståndets fysik.

Rekommenderade förkunskaper

Grunderna i optik, laserfysik och halvledarfysik.

Litteratur

Mark Fox, Optical Properties of Solids (Oxford University Press, 2001, 2010).

Kapitlar från M. Ohtsu and K. Kobayashi, Optical Near Fields (Springer, Berlin, 2004) samt en del vetenskapliga skrifter.Extralitteratur delas ut vid början av kursen.  

Examination

Den slutliga tentamen består av en slutlig hemuppgift.Den sista inlämningsuppgiften kräver en mer sofistikerad analys och syntes av kursmaterialet. En framgångsrik hemuppgift visar att studenten kan länka samman olika material från kursen, samt kan utvärdera dem kritiskt och göra avvägningar för verkliga experimentella situationer

Krav för slutbetyg

Minst 60% av det totala antalet poäng i hemuppgifterna samt slutliga hemuppgiften krävs för att klara kursen.

Kursens betyg är godkänt och icke godkänt.

Ges av

SCI/Tillämpad fysik

Kontaktperson

Saulius Marcinkevicius

Examinator

Saulius Marcinkevicius <sm@kth.se>

Övrig information

Undervisningsspråk: Engelska

Påbyggnad

Avancerade kurser i fasta tillståndets fysik samt forskning inom halvleradfysik och närfältsoptik.

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med VT2012.