Katedra Materiałów Optoelektronicznych (KMO) powstała w Instytucie Fizyki UKW w 2019 roku w wyniku szybkiego rozwoju założonego w roku 2017 w tym instytucie Zakładu Materiałów Optoelektronicznych.

Główny nurt prowadzonych na Katedrze badań naukowych polega na opracowaniu nowoczesnych materiałów luminescencyjnych w postaci warstw monokrystalicznych tlenków z użyciem metodą epitaksji z fazy ciekłej (metoda LPE). Domieszkowane rożnymi typami jonów warstwy monokrystaliczne prostych i złożonych tlenków wykorzystuje się, jako kompozytowe scyntylatory, ekrany katodoluminescencyjne i scyntylacyjne oraz konwertory dla diod białych LED wysokiej mocy, a także oraz jako obiekty wzorcowe do badań podstawowych właściwości optycznych tych materiałów.

W Katerze także została zakupiona aparatura technologiczna do wytwarzania materiałów optoelektrycznych na bazie tlenków z temperaturą krystalizacji do 1500^oC metodą Czochralskiego oraz innych materiałów z temperaturą krystalizacji do 2000^oC używać nowoczesnej metody mikrowyciągania.

Metody charakteryzacji wytwarzanych materiałów optoelektronicznych polegają na badaniach struktury i morfologii warstw i kryształów, oraz ich odpowiedników w postaci proszków i nanoproszków metodami mikroskopii skaningowej, dyfrakcji rentgenowskiej oraz spektroskopii Ramana, a także porównawczych badaniach ich optycznych właściwości, takich jak absorpcja, katodoluminescencja, fotoluminescencja, rentgenoluminescencja i termoluminescencja i luminescencja stymulowana optycznie łącznie z pomiarami elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) oraz jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR) w celu określenia struktury centrów aktywnych optycznie. Wykorzystuje się również technikę spektroskopii luminescencyjnej czasowo rozdzielczej przy zastosowaniu wzbudzenia materiałów promieniowaniem synchrotronowym. Badane są też takie parametry jak wydajność i rozdzielczość energetyczna scyntylatora oraz czasy zaników scyntylacji przy wzbudzeniu cząstkami alfa i beta oraz kwantami gamma.

W Katedrze także są poszukiwane nowe materiały organiczne w postaci cienkich warstw do wytwarzania paneli elektroluminescencyjnych, elementów optycznych, przełączników światła, fotowoltaicznych ogniw, polaryzacyjnych siatek dyfrakcyjnych oraz układów optycznie nieliniowych. Cienkie warstwy związków organicznych zarówno mało-cząsteczkowych jak i polimerowych nanoszone są na różne podłoża metodą termicznego naparowywania, wirowania (spin coating) jak i zanurzania (dip-coating). Innym badawczym problemem jest konstrukcja paneli elektroluminescencyjnych emitujących światło białe, jako oszczędnych źródeł energii elektrycznej. Stosowane w tych badaniach metody pomiarowe to foto- i elektro-luminescencja, fotoprzewodnictwo, termicznie stymulowane prądy, wyznaczanie głębokich poziomów metodą niestacjonarnych przebiegów pojemności (DLTS) i ładunku (Q-DLTS), pomiary ruchliwości metodą Van der Pauwa i czasów przelotu (TOF).

W Katedrze w współpracy z grupami naukowców z Instytutu Eksperymentalnej Fizyki UG oraz Instytutu Fizyki PAN prowadzi się także badania właściwości optycznych warstw i kryształów opracowanych materiałów optycznych w ekstremalnie wysokich ciśnieniach hydrostatycznych generowanych w kowadłach diamentowych. W tych warunkach dochodzi do znacznej kompresji tych materiałów (do kilkunastu procent objętości), co zmienia długości wiązań atomowych i prowadzi do zmian struktury pasmowej, zmian struktury krystalicznej oraz zmian dynamiki sieci krystalicznej. Efekty te są badane przy pomocy badań strukturalnych z użyciem promieniowania X i efektu Ramana oraz pomiarów luminescencji i absorpcji. Prowadzone są badania materiałów scyntylacyjnych, laserowych i fotokonwersyjnych, oraz domieszek ziem rzadkich i metali przejściowych w tych materiałach. Badania te mają znaczenie dla zastosowań praktycznych tych materiałów funkcjonalnych optoelektronice, systemach bezpieczeństwa, monitoringu radiacyjnym, geologii, a także w biologii i medycynie.

Światowy poziom badań naukowych Katedry potwierdzają: (i) przyznanie prawa do organizowania w Bydgoszczy prestiżowych konferencji o światowym zasięgu EURODIM 2018 „Defects in Insulating Materials” oraz LUMDETR 2021 „Luminescent detectors and transformer of ionization radiation”, w których kierownik katedry prof. Yu. Zorenko pełnił funkcje przewodniczącego konferencji; (ii) przyznanie Uniwersytetowi Kazimierza Wielkiego roli lidera w konsorcjum naukowym, złożonym z jednostek z Polski, Niemiec, Belgii i Rosji do wykonania projektu badawczego Unii Europejskiej w Programie Horyzont 2020 (NANOLUX ID 286 „Nanoceramiczne fosfory dla diod białych wysokiej mocy na bazie domieszkowanych jonami Ce³⁺ i parami jonów Ce³⁺-Eu²⁺ granatów krzemianowych”, w którym prof. Yu. Zorenko pełni rolę koordynatora; a także (iii) realizacja 11 projektów krajowych Narodowego Centrum Nauki, m.in. Opus 4 No 2012/07/BS/ST5/02376 (2013-2016); Opus 11 No 2016/21/B/ST8/03200 (2017-2019), OPUS 13 No 2017/25/B/ST8/02932 (2013-2016);  Opus 16 No 2018/31/B/ST8/03390 (2019-2022), Opus 17 No 2019/33/B/ST3/00406 (2020-2023), Opus 21 No (2023-2025), Sonata 16 No 2020/39/D/ST3/02711  (2021-2024), czterech projektów Miniatura 2 No 2018/02/X/ST3/02170 (2019-2020); Miniatura 2 2018/02/X/ST8/02686 (2020-2021,) Miniatura 5 No 2021/05/X/ST5/00138 (2021-2022) i Miniatura 5 No 2021/05/X/ST8/00298 (2021-2022), a także projektu NAWA PPN/ULM /2020/1/00298/U/00001, realizowanego na Katedrze prof. O. Sidletskim (ISMA, Ukraina) w latach 2021-2022 (iv) liczne publikacje w czasopismach z listy JCR (ponad 110 prac w latach 201-2023) oraz wystąpienia zaproszone i ustne na międzynarodowych konferencjach.

fot.1 Na zdjęciu pracownicy Katedry wraz z osobami współpracującymi z naszą jednostką: z tylu – dr Vitalii Gorbenko, prof. Yuriy Zorenko, dr Paweł Popielarski, doktorant Anton Markovskyi; w pierwszym rzędzie - doktorant Yurii Syrotych, mgr Tetiana Zorenko, prof. Andrzej Suchocki, doktorantka Sandra Witkiewicz.

fot. 2. Pracownik naukowo-techniczny Hubert Wrzesiński (po lewej), prof. dr hab. Yuriy Zorenko (w środku) oraz dr Oleg Viagin z Instytutu Materiałów Scyntylacyjnych w Charkowie (po prawej) na badaniach na stacji Superlumi (sierpień, 2012).

Fot.3 Pracownicy Katedry na Konferencji OMEE-2021 we Lwowie, Ukraina. Prof. Anatolii Popov z Instytutu Fizyki Uniwersytetu w Rydze, Łotwa, dr hab. Yurii Chyżnyi z Wydziału Fizyku Uniwersytetu w Kijowie, dr Vitalii Gorbenko, prof. Yuriy Zorenko, dr Karol Bartosiewicz doktorant Yurii Syrotych, mgr Tetiana Zorenko, doktorant Anton Markovskyi; doktorant Anna Shakhno.

Fot.4 Zdjęcie uczestników i wykładowców międzynarodowej Szkoły Letniej przy konferencji LUMDETR 2021, organizowanej pracownikami Katedry 10-12.09.2021 w Bydgoszczy

Fot.5 Zdjęcie uczestników konferencji LUMDETR 2021, organizowanej pracownikami Katedry 13-17.09.2021 w Bydgoszczy

Fot.6 Prezentacja prof. Yuriya Zorenko na Konferencji SCINT 2022 w Santa-Fe, USA.

Fot.7 Prof. Yuriy Zorenko i prof. Oleg Sidletskiy w Los-Alamos, USA, 2022.