Modelování spekter energiových ztrát elektronů nanostruktur oxidu vanadičitého
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá charakterizací optických módů v nanostrukturách z oxidu vanadičitého (VO2), zejména jejich studiem za pomoci numerických simulací spektroskopie energiových ztrát elektronů (EELS). Mezi studované optické módy patří plazmony, fonony a Mieho rezonance, pro něž je provedena rešerše. VO2 prodělává fázovou přeměnu při překročení teploty přibližně 67 °C z izolující fáze na kovovou fázi. Tato fázová přeměna je také spjata s velkou změnou optických vlastností nabízející potenciální využití v oboru nanofotoniky. Hlavní část práce je věnována numerickým simulacím, které byly nejprve provedeny pro tenkou vrstvu VO2 a následně pro VO2 nanočástice. V nanočásticích v kovové fázi byly v simulacích pozorovány energiové ztráty elektronů způsobené plazmony a lokalizovanými povrchovými plazmony, jež byly charakterizovány a vykresleny za pomocí prostorově závislých EELS map. V nanočásticích v izolující fázi byly pozorovány ztráty způsobené fononovými excitacemi a také absorpcí. Pro některé geometrie nanočástic se zde však také objevily ztráty, které by potenciálně mohly souviset s excitacemi Mieho rezonancí.
This thesis concerns the characterization of optical modes in vanadium dioxide (VO2) nanostructures, mainly by simulating numerically electron energy loss spectroscopy (EELS) intensity. Among the studied optical modes, there are plasmons, phonons and Mie-type resonances, for which we performed a literature review. VO2 undergoes a phase transition when reaching a temperature of about 67 °C from the insulating phase to the metallic phase. This phase transition is connected to significant changes in optical properties, which offer potential uses in nanophotonics. The main part of the thesis is devoted to numerical simulations, which were firstly performed for thin VO2 slabs and then for VO2 nanoparticles. In simulations of VO2 nanoparticles in the metallic phase, we observed electron energy losses caused by plasmons and localized surface plasmons, which were then characterized and imaged by spacedependent EELS maps. In nanoparticles in the insulating phase, losses caused by phonon excitations and material absorption were observed. A new kind of loss contribution was observed for some geometries, potentially related to the Mie-type resonances.
This thesis concerns the characterization of optical modes in vanadium dioxide (VO2) nanostructures, mainly by simulating numerically electron energy loss spectroscopy (EELS) intensity. Among the studied optical modes, there are plasmons, phonons and Mie-type resonances, for which we performed a literature review. VO2 undergoes a phase transition when reaching a temperature of about 67 °C from the insulating phase to the metallic phase. This phase transition is connected to significant changes in optical properties, which offer potential uses in nanophotonics. The main part of the thesis is devoted to numerical simulations, which were firstly performed for thin VO2 slabs and then for VO2 nanoparticles. In simulations of VO2 nanoparticles in the metallic phase, we observed electron energy losses caused by plasmons and localized surface plasmons, which were then characterized and imaged by spacedependent EELS maps. In nanoparticles in the insulating phase, losses caused by phonon excitations and material absorption were observed. A new kind of loss contribution was observed for some geometries, potentially related to the Mie-type resonances.
Description
Citation
KABÁT, J. Modelování spekter energiových ztrát elektronů nanostruktur oxidu vanadičitého [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (člen)
doc. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
Date of acceptance
2022-06-15
Defence
Po otázkách oponenta bylo diskutováno
Proč u čtvercových objektů neodpovídaly módy očekáváním?
Student na otázku odpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení