Obszary badań

Nowopowstały Zakład Materiałów Optoelektronicznych powstał w Instytucie Fizyki w 2017 roku w wyniku szybkiego rozwoju założonego w roku 2013 Laboratorium Materiałów Luminescencyjnych. Pod kierownictwom prof. dr hab. Yuriya Zorenko zespół pracowników naukowych tego laboratorium prowadzi zaawansowane badania oraz prace inżynieryjne na światowym poziomie naukowym nad syntezą nowoczesnych materiałów luminescencyjnych w postaci warstw monokrystalicznych złożonych tlenków metodą epitaksji z fazy ciekłej (metoda LPE). Warstwy monokrystaliczne tlenków wykorzystuje się jako scyntylatory, ekrany katodoluminescencyjne i konwertory dla diod białych LED oraz jako obiekty wzorcowe do badań podstawowych właściwości optycznych tych materiałów. Metody charakteryzacji wytwarzanych materiałów luminescencyjnych polegają na badaniach struktury i morfologii warstw, oraz ich odpowiedników w postaci kryształów, proszków i nano-proszków metodami mikroskopii skaningowej, dyfrakcji rentgenowskiej oraz spektroskopii Ramana, a także porównawczych badaniach ich optycznych właściwości, takich jak absorpcja, katodoluminescencja, fotoluminescencja, rentgenoluminescencja i termoluminescencja łącznie z pomiarami EPR i NMR w celu określenia struktury centrów aktywnych optycznie. Wykorzystuje się również technikę spektroskopii luminescencyjnej czasowo rozdzielczej przy zastosowaniu wzbudzenia promieniowaniem synchrotronowym. Badane są też takie parametry jak wydajność scyntylacyjna oraz czasy zaników scyntylacji przy wzbudzeniu cząstkami alfa i kwantami gamma.

W Zakładzie prowadzi się także badania właściwości optycznych półprzewodników i izolatorów w ekstremalnie wysokich ciśnieniach hydrostatycznych generowanych w kowadłach diamentowych (prof. dr hab. A. Suchocki). 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 laserowych, półprzewodników, kwantowych struktur półprzewodnikowych oraz domieszek metali przejściowych i ziem rzadkich w tych materiałach. Badania te mają znaczenie dla zastosowań  praktycznych tych materiałów w strukturach fotonicznych, w geologii, a także w biologii i medycynie.

W Zakładzie 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 (prof. W. Bala). Cienkie warstwy związków organicznych zarówno małocząsteczkowych 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, foto-przewodnictwo, 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).

Światowy poziom badań naukowych Zakładu potwierdzają: (i) przyznanie Instytutowi Fizyki UKW prawa do organizowania prestiżowej konferencji o światowym zasięgu (EURODIM 2018 „Defects in Insulating Materials”); (ii) przyznanie Uniwersytetowi Kazimierza Wielkiego roli lidera w konsorcjum naukowym, złożonym z jednostek z Polski, Niemiec, Belgii i Rosji, oraz przyznanie 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 dwóch projektów badawczych Narodowego Centrum Nauki (No 2012/07/BS/ST5/02376 (2013-2016); No 2016/21/B/ST8/03200 (2017-2019) z tego zakresu oraz (iv) liczne publikacje w czasopismach z listy JCR (80 prac w latach 2013-2017) oraz liczne wystąpienia na międzynarodowych konferencjach.

Uniwersytet Kazimierza Wielkiego, 85-090 Bydgoszcz,

Al. Powstańców Wielkopolskich 2, tel. 52 32 16 166 w. 51