Studio di proprietà eccitoniche nei materiali bidimensionali mediante tecniche spettroscopiche

Research area

Experimental physics of matter

Abstract

I materiali bidimensionali costituiscono un’ampia famiglia di semiconduttori, isolanti e metalli la cui caratteristica comune è essere costituiti da un singolo layer di atomi. I materiali bidimensionali costituiscono attualmente uno degli argomenti di ricerca di maggior interesse in fisica della materia, perché consentono di osservare fenomeni che non si manifestano nei materiali tridimensionali. Alcuni materiali bidimensionali mostrano un’interazione luce-materia straordinariamente forte, che apre nuove possibilità in campi come la nanofotonica, l’optoelettronica, e l’ottica quantistica. In generale, le loro proprietà ottiche sono determinate da eccitoni, cioè sistemi elettrone-lacuna che si formano a seguito di interazioni con fotoni. Questi eccitoni mostrano una forte dipendenza dalle condizioni ambientali (temperatura, campi magnetici), e offrono quindi la possibilità di realizzare materiali con caratteristiche ottiche ed elettroniche create ad hoc. Di conseguenza, lo studio degli eccitoni in diverse condizioni sperimentali ha un grande interesse scientifico e tecnologico.

La tesi proposta verterà sullo studio delle proprietà eccitoniche di materiali bidimensionali. Grazie all’utilizzo di diverse tecniche spettroscopiche (tra cui ellissometria, micro-spettroscopia Raman confocale, fotoemissione da raggi X), si studieranno le caratteristiche ottiche ed elettroniche di alcuni tra i più promettenti materiali bidimensionali, e la loro evoluzione al variare della temperatura. I risultati saranno analizzati, interpretati e modellizzati attraverso algoritmi e programmi dedicati. La tesi permetterà al candidato di condurre una ricerca di rilevante valore scientifico, di familiarizzare con le principali tecniche di caratterizzazione ottica dei materiali, e di partecipare a un progetto che comprende collaborazioni nazionali ed internazionali.