Příprava LiNbO3 nanostruktur a jejich charakterizace

Abstract

Tato experimentálně založená práce se zabývá depozicí materiálu LiNbO3 na safírový substrát. Tento materiál vykazuje elektrooptický jev, tedy změnu indexu lomu při změně externího napětí, který má široké využití elektrooptických modulátorech. V současné době je věnována pozornost na zmenšení těchto zařízení pro použití v oblasti metaoptiky či fotoniky. Začátek práce je věnován rešeršní studii elektrooptického jevu a jeho využití v optických metapovrších. Dále se rešerše věnuje pulzní laserové depozici LiNbO3. Praktická část začíná optimalizací výroby terčů z waferů LiNbO3 pomocí laserové řezačky. Dále se věnuje měření elektrooptického jevu depozičních terčů vyrobených z monokrystalických desek LiNbO3 a poslední část je věnována samotné depozici tohoto materiálu na safírový substrát a následné analýze pomocí SPM, XPS, XRD a SEM. Praktická část diplomové práce vyústila v pozorování monokrystalického růstu 30 nm zrn a nanostruktur LiNbO3 a ve studium fyzikálních parametrů, které ovlivňují jejich růst.This master thesis is focused on the deposition of LiNbO3 on c-cut Al2O3 substrate. This material exhibits an electro-optic effect, which refers to the change in the refractive index upon the application of an external voltage, and it has extensive applications in electro-optic modulators. Currently, there is significant interest in miniaturizing these devices for use in the fields of meta-optics and photonics, where its transparency is also advantageous. The first part of this thesis is dedicated to a review of the electro-optic effect and its application in optical metasurfaces. Subsequently, the review addresses the pulsed laser deposition of LiNbO3. The practical part begins with the optimization of target fabrication from LiNbO3 wafers using a laser cutter. Following this, the measurement of the electro-optic effect from a monocrystalline LiNbO3 wafer is discussed. The final section is devoted to the deposition of this material onto a sapphire substrate and further analysis using SPM, XPS, XRD, and SEM. Monocrystalline growth of 30 nm grains was observed, and the physical dependencies of the growth was studied.