Jun 17, 2019   11:34 a.m. Adolf
Academic information system

Summary of topics offered - Slovak university of technology in Bratislava


Basic information

Type of work: Dissertation thesis
Topic: Štúdium elektrónových vlastností grafénu podobných 2D materiálov
Title of topic in English: Study of electronic properties of graphene-like 2D materials
State of topic: approved (prof. Ing. Julius Cirák, CSc. - Chairperson of Departmental Board)
Thesis supervisor: prof. Ing. Ivan Štich, DrSc.
Faculty: Faculty of Electrical Engineering and Information Technology
Supervising department: Institute of Nuclear and Physical Engineering - FEEIT
Max. no. of students: 1
Academic year:2019/2020
Proposed by: prof. Ing. Ivan Štich, DrSc.
External educational institution: Institute of Physics of the Slovak Academy of Sciences
Annotation: Od udelenia Nobelovej ceny za grafén v r. 2010 (Geim a Novoselov) sú dvojdimenzionálne (2D) materiály jednou z najhorúcejších oblastí materiáloveho výskumu. Tieto materiály majú unikátne elektrónové, fotonické a spinové vlastnosti v kombinácií s vysokou mobilitou náboja, predurčujúce ich pre použitie v rýchlych polovodičových zariadeniach. Doktorand sa zapojí do numerického modelovania elektrónových vlastností týchto materiálov a to najmä metódami kvantového Monte Carla (QMC) v kombinácií s metódami teórie funkionálu hustoty (DFT) [1]. Cieľom bude určiť šírky zakázaných pásov vybraných 2D materiálov. Šírka zakázaného pásu sa obvykle určuje kombináciou experimentálnych metód (fotoluminiscencia, optická absorpcia, STS) a numerického modelovania (DFT). Takto určené šírky zakázaných pásov však vykazujú značný rozptyl, 1 eV, čo znemožňuje ich použitie v zariadeniach. Tento rozptyl je spôsobený najmä prítomnosťou defektov a substrátov na ktorých sú 2D materiály ukotvené a obmedzenou presnosťou použitých numerických metód. QMC metódy umožňujú spočítať tieto parametre s výrazne vyššou presnosťou pre ideálne 2D materiály ako východisko pre následnú funkcionalizáciu pomocou substrátu, počtu vrstiev, deformácie v ťahu, prímesí, atď. Práca študenta bude prebiehať v rámci medzinárodnej spolupráce (Univerzita v Regensburgu, North Carolina State University) a úspešný študent bude mať možnosť tieto pracoviská aj navštíviť. [1] T. Frank, R. Derian, K. Tokár, L. Mitas, J. Fabian, and I. Štich, Many-Body Quantum Monte Carlo Study of 2D Materials: Cohesion and Band Gap in Single-Layer Phosphorene, Phys. Rev. X 9, 011018 (2019).
Annotation in English: Since the 2010 Nobel prize award for graphene (Geim, Novoselov), two-dimensional (2D) materials have become one of the hottest topics of materials research. These materials exhibit unique electronic, photonic, and spin properties combined with high carrier mobility predetermining them for applications in high-speed semiconductor devices requiring low-D materials. The PhD student will engage in numerical modeling of electronic properties of these materials primarily using methods of quantum Monte Carlo (QMC) in combination with density functional theory methods (DFT) [1] with the aim to determine bandgaps of selected 2D materials. The bandgaps are usually determined by combination of experimental (photoluminescence, optical absorption, STS) and simulation (DFT) methods. The bandgaps so determined exhibit large scatter, 1 eV, precluding their use in device applications. QMC methods make determination of these parameters with appreciably higher accuracy for ideal 2D materials as a first step towards their further functionalization via substrates, layer- and strain-engineering, and chemical defects. The student will be part of international collaboration (Regensburg University, North Carolina State University) and will be given a possibility to visit the partner institutes. [1] T. Frank, R. Derian, K. Tokár, L. Mitas, J. Fabian, and I. Štich, Many-Body Quantum Monte Carlo Study of 2D Materials: Cohesion and Band Gap in Single-Layer Phosphorene, Phys. Rev. X 9, 011018 (2019).



Limitations of the topic

To sign up for a topic it is necessary to fulfil one of the following restrictions

Limit to study programme
The table shows limitations of study programme, field, track the student has to be enrolled in to be able to register for a given topic.

ProgrammeTrackTrack
D-FYZ Physical Engineering-- not entered -- -- not entered --