Master's Thesis

Controls of the optical response of CsPbBr3 nanorods using cavities

Final Thesis 4.85 MB

Author of thesis: Bc. Filip Gaizura

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Viewegh, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Král

Abstract:

This thesis examines the control of the optical response of CsPbBr3 micro- and nanorods using optically active cavities formed by Al2O3 layers on a gold substrate. The prepared perovskite structures were characterized in terms of morphology, absorption, photoluminescence, decay dynamics, and the effect of dielectric interlayer thickness, showing that the plasmonically active interface strongly modifies the emission spectra and recombination dynamics. The results indicate that a properly designed heterostructure can efficiently enhance the local electromagnetic field, influence the spectral shape of emission, and shorten the photoluminescence lifetime, which is promising for the development of nanophotonic and laser structures.

Keywords:

perovskite, photoluminescence, nanolasing, heterostructure, synthesis, FDTD, plasmon, cavity, decay, polarization, electron microscopy

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno: Závislost odrazivosti na úhlu dopadu v simulacích. Důvod vybuzení plazmonu na perovskitové nanotyčce. Důvod rtůstu nanotyček perovskitů a ne krychlí. Student na otázky odpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Physical Engineering and Nanotechnology (N-FIN-P)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (člen)
doc. Mgr. Adam Dubroka, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Viewegh, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Filipa Gaizury je zaměřena na syntézu a optickou charakterizaci perovskitových nanostruktur určených pro fotonické aplikace. Téma práce je aktuální a dobře zapadá do současného výzkumu polovodičových nanomateriálů, zejména s ohledem na mimořádné optické vlastnosti halogenidových perovskitů a jejich potenciál pro využití v nanofotonice a optoelektronice. Student zpracoval rozsáhlou literární rešerši, ve které přehledně shrnul fyzikální vlastnosti perovskitových materiálů, různé přístupy k syntéze nanostruktur a jejich optické charakterizaci. Teoretická část poskytuje kvalitní základ pro pochopení experimentální části práce a dokládá dobrou orientaci autora v současné odborné literatuře.

Hlavní náplní práce byla experimentální příprava perovskitových nanostruktur a studium jejich optických vlastností. Právě tato část představovala největší výzvu. Během značné části řešení se nedařilo dosáhnout reprodukovatelné syntézy struktur s požadovanými vlastnostmi a student musel opakovaně optimalizovat přípravu vzorků i jednotlivé experimentální parametry. Z pohledu vedoucího lze konstatovat, že v této fázi mohl být přístup místy aktivnější a bylo možné paralelně otestovat širší spektrum alternativních postupů. Přes tyto obtíže však student vytrval, podařilo se mu identifikovat funkční podmínky syntézy a dosáhnout kvalitních výsledků.

Za největší přínos práce považuji velmi pečlivou a rozsáhlou charakterizaci připravených struktur. Student využil několik komplementárních experimentálních metod, výsledky kriticky analyzoval a vhodně interpretoval v kontextu publikovaných prací. Diskuse výsledků je věcná a ukazuje schopnost samostatně vyhodnocovat experimentální data a formulovat relevantní závěry. Oceňuji rovněž jeho schopnost překonat počáteční neúspěchy a dovést projekt do úspěšného konce.

Student během řešení prokázal dobrou experimentální zručnost, schopnost pracovat s odbornou literaturou i samostatně řešit vzniklé problémy. Předložená práce splňuje stanovené cíle a představuje hodnotný příspěvek k probíhajícímu výzkumu na pracovišti. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji její hodnocení stupněm A tedy výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Král

Předložená práce Bc. Filipa Gaizury splnila požadavky a cíle zadání. Oceňuji otestování různých postupů pro přípravu požadovaného materiálu a jeho následnou charakterizaci pomocí celé řady relevantních experimentálních metod. Díky správné interpretaci a propojení jednotlivých měření se studentovi podařilo práci dosáhnout zajímavých výsledků ve vysoce aktuálním tématu.

Práce je hezky graficky zpracovaná a neobsahuje až na pár výjimek pravopisné chyby. Nejvýraznějším nedostatkem je špatné formátování chemických vzorců na mnoha místech v seznamu literatury.

Mezi mírné formální nedostatky textu patří dále práce se zkratkami, kdy se v práci jednak vyskytuje několik zkratek, které nebyly zadefinovány (STEM, TEM, IR, PEDOT:PSS), na druhé straně je pak zadefinováno několik zkratek, které nebyly dále použity (LHP, LDOS, IQR). Přehlednosti práce by pak také prospělo lepší řazení a odkazování na obrázky. V některých případech se stávalo, že obrázky byly daleko od reference v textu, příkladem může být obr. 3.9, který je diskutován na straně 31, zatímco samotný obrázek je až na straně 34 v textu další sekce o jiných měření. Zároveň je občas v textu odkazováno prvně na obrázky s vyšším číslem (obr. 3.9 před obr. 3.8 nebo obr. 3.16 před 3.13) a na některé není v textu odkázáno vůbec (např. obr. 2.2, 3.12, 3.17). Má poslední připomínka je k citování převzatých informací, kdy v případě přebrání informací z přehlednových článků je dobrou praxí i citovat vedle tohoto zdroje i originální práci, která je diskutována.

Uvedené nedostatky ale výrazným způsobem nesnižují kvalitu předložené práce a proto po zodpovězení doplňujících otázek doporučuji práci k obhajobě a hodnotím známkou A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. V popisu Obrázku 2.1 uvádíte, že druhý pík ve fotoluminiscenčním spektru vzorku je způsoben kvantovými jevy. Nikde v textu jsem pak nezaznamenal bližší vysvětlení. Mohl byste upřesnit, co jste myslel těmito kvantovými jevy?
  2. Jedním z vyzkoušených postupů přípravy nanotyček byla syntéza skrze nanokrystaly Cs4PbBr6. Nanokrystaly Cs4PbBr6 jste si prvně sám syntetizoval, ale v práci jsem nenašel informaci, zda jste si ověřoval, že tento krok postupu byl úspěšný. Víte, jestli jste získal opravdu tuto fázi?
  3. V práci byly provedeny nejdříve simulace chování systému nanotyček a plasmonicky aktivního podloží v závislosti na tloušťce dielektrické vrstvy, následně byl tento systém studován experimentálně. Mohl byste blíže porovnat výsledky provedených simulací s měřenými daty a jejich relevancí?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová