Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tenké vrstvy oxidů zinku byly deponovány na sodnovápenaté skleněné substráty bez potřeby mezivrstvy, což výrazně zjednodušuje a zlevňuje výrobní proces.
Vědecký tým z Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky vedený Zdeňkem Hubičkou a Jiřím Olejníčkem dosáhl významného pokroku ve vývoji ultrarychlých luminiscenčních vrstev oxidů zinku. Na projektu spolupracoval s týmy z Japonské Osaka University a novozélandského Technologického institutu Unitec. Výsledky byly publikovány v prestižním časopise Advanced Optical Materials.
Výzkum, který trval řadu let, vedl k vývoji materiálů, jež mohou být použity v ultrarychlých detektorech extrémního ultrafialového (XUV) záření. V praxi jsou využitelné v aplikacích, které vyžadují vysokou časovou přesnost, jako jsou detektory doby letu, vysokorychlostní jaderné zobrazovací kamery a zařízení pro ultrarychlé časování. Zásadní jsou unikátní vlastnosti těchto nových vrstev oxidů zinku, které vykazují rekordně rychlé časové odezvy luminiscence, a to pod 30 pikosekund. Zároveň potlačují nežádoucí a časově pomalou viditelnou komponentu luminiscence na defektech v krystalové mřížce, která by tyto detektory značně zpomalovala. K dosažení intenzivní a rychlé odezvy tenkovrstvého detektoru je potřeba technologicky vytvořit krystalickou strukturu polovodivé tenké vrstvy ZnO s dostatečnou elektronickou kvalitou a bez poruch v krystalické mřížce.
„Vývoj těchto materiálů byl dlouhý a náročný proces, ale díky naší vytrvalosti a spolupráci s mezinárodními partnery se nám podařilo dosáhnout výjimečných výsledků. Naše nové vrstvy oxidů zinku mají potenciál výrazně zlepšit možnost implementace rychlých XUV detektorů do praxe,“ řekl Zdeněk Hubička vedoucí Oddělení nízkoteplotního plazmatu Sekce optiky.
Klíčovým přínosem vědců z Fyzikálního ústavu bylo použití pokročilé technologie plazmatického nanášení tenkých vrstev. Vrstvy oxidu zinku byly připraveny pomocí hybridní pulsní reaktivní magnetronové naprašovací techniky v kombinaci s elektronovou cyklotronovou vlnou v plazmatu. Tato technologie umožňuje vytvářet povlaky s vynikajícími optickými a elektronickými vlastnostmi, vysokou krystalinitou a minimem defektů.
Tenké vrstvy oxidů zinku byly deponovány na sodnovápenaté skleněné substráty bez potřeby mezivrstvy, což výrazně zjednodušuje a zlevňuje výrobní proces. Tato inovativní metoda umožnila vytvořit povlaky o tloušťce 2,2 až 5,7 mikrometru s rekordně rychlými časy odezvy luminiscence, tedy klíčovou vlastností právě pro aplikace v ultrarychlých detekčních zařízeních.
„Úsilí našich vědců a jejich schopnost spolupracovat s mezinárodními partnery je skutečně obdivuhodné. Tento projekt ukazuje, jak důležitá je interdisciplinární spolupráce. Výsledky, kterých bylo dosaženo, jsou důkazem vysoké úrovně výzkumu, který na Sekci optiky i v celém Fyzikálním ústavu probíhá,“ řekl Alexander Dejneka, vedoucí Sekce optiky a dodal: „Společné úsilí týmu z České republiky, Japonska a Nového Zélandu je příkladem toho, jak mohou mezinárodní vědecké spolupráce vést k významným technologickým pokrokům.“
Spolupráce týmu Zdeňka Hubičky s vědci z Japonska a Nového Zélandu pokračuje i po ukončení tohoto výzkumného projektu. Nyní připravují podrobný výzkum dalších fyzikálních procesů, které probíhají v tomto polovodivém materiálu a v reaktivním vysokofrekvenčním helikonovém plazmatu při jeho přípravě. V nedávné době vědci FZU spolu s kolegy z Osaka University podali grantovou přihlášku na projekt zaměřený na TiO2/moth-eye struktury, které jsou důležité pro úspěšný rozvoj komunikačních 6G sítí. Připravují ale i další projekty na vysoce aktuální témata, které spojují unikátní dovednosti českých vědců v oblasti depozičních technologií s unikátními dovednostmi v oblasti optiky a laserového inženýrství jejich japonských kolegů.
