Bismuth selenide belongs to a class of topological insulators---materials characterized by a intriguing electronic band structure, with a characteristic Dirac conical band on the surface. In this master thesis, the optical response of this material is explored in the infrared spectral range and in a broad range of magnetic fields. We mainly focus on the absorption of light due to free charge carriers having, when the magnetic field is applied, a form of cyclotron resonance. We find that the experimentally observed response is consistent with expectations for massive electrons in bulk rather than massless particles on the surface.

Tato práce popisuje historicky první multi-frekvenční rapid-scan EPR. Při zavedení mikrovlnného záření z oblasti 200 GHz a následnou sinusovou modulací bylo dosaženo rychlostí změn frekvence až 61 500 THz/s a zkreslení spekter, známé jako ”wiggles”, bylo pozorováno u obou studovaných vzorků organických radikálů – BDPA v polystyrenové matici a LiPc. Tato práce představuje flexibilní metodu provádění rapid-scan EPR experimentů za použití napětím ovládaného oscilátoru (Voltage Controlled Oscillator; VCO) jako zdroje a zero-bias detektoru (ZBD) pro detekci, čímž se otevírá možnost postupu dále do oblastí vyšších polí / vyšších frekvencí. Dále je popsán postup získání ustáleného spektra z rapid-scan výsledků, známý jako Fourierovská dekonvoluce, a dále je zjistěn spinový dekoherenční čas vzorků pomocí srovnání experimentálních spekter s výsledky numericky vyřešených Blochových rovnic. Výsledné hodnoty jsou 50 ns pro BDPA a 12 ns pro LiPc.

Tato práce se zabývá charakterizací topologického izolátoru Bi2Te3, materiálu s nevodivými stavy v objemu, ale jedním vodivým pásem na povrchu. Tento materiál je zkoumán již přes 60 let, ale i přes to není jeho objemová pásová struktura úplně objasněna, obzvláště charakter zakázaného pásu je stále předmětem diskuze. V této práci jsou prezentovány výsledky infračervené spektroskopie na Landauových hladinách v magnetickém poli až do 34 T, doplněné elipsometrickým měřením mimo magnetické pole. Výsledky těchto měření by měli pomoci vyjasnit některé vlastnosti zakázaného pásu. Pozorovaná optická odezva odpovídá polovodiči s přímým zakázaným pásem, ve kterém se nosiče náboje chovají jako Diracovské hmotné fermiony. Šířka zakázaného pásu za nízkých teplot byla určena jako Eg = (175±5) meV a samotný zakázaný pás se nachází mimo trigonální osu, tím pádem se v první Brillouinově zoně vyskytuje 6 krát nebo 12 krát.

In my research work, I study diffraction by planar periodic structures (diffraction grating). In the first chapter, I try to familiarize the importance of diffraction gratings in spectroscopy. The second chapter explains the basic principle of diffraction without involving difficult mathematical tools. In the third chapter, I deduce Fourier modal method from Maxwell equations, a modern mathematical approach used for calculating the electromagnetic response of diffraction. The most important part of my work consists of the fourth and fifth chapter. At first, I try to utilize Fourier modal method for deriving formulas involving just 0th and (-1)st diffraction orders. Because of the unreasonable difficulty of uncovered formulas, I decided to consider only a special case - so-called Littrow configuration, in which the solution can be superposed from symmetric and antisymmetric couples of rays. I further develop so-called Local modal method - very inaccurate, but mathematically fairly simple, and discuss its physical limitations. Whole work is finished by the sixth chapter, which compares accurate computations gained from simulation and derived analytical formulas for both methods.

This thesis deals with the analysis of nano-structured layers deposited by high-frequency magnetron sputtering on the monocrystalline silicon surface. The content of the work focuses on the magnetron sputtering application as an alternative method for passivation and antireflection layers deposition of silicon solar cells. The procedure of pre-deposite silicon surface cleaning by plasma etching in the Ar/H2 gas mixture atmosphere is suggested. In the next step the silicon nitride and aluminum nitride layers with hydrogen content in Ar/N2/H2 gas mixture by magnetron sputtering are deposited. One part of the thesis describes an experimental pseudo-carbide films deposition from a silicon target in the atmosphere of acetylene (C2H2). An emphasis is placed on the research of sputtered layers properties and on the conditions on the silicon-layer interface with the help of the standard as well as special measurement methods. Sputtered layers structure is analyzed by modern X-ray spectroscopy (XPS) and by Fourier infrared spectroscopy (FTIR). Optical ellipsometry and spectrophotometry is used for the diagnostic of the layers optical properties depending upon the wavelength of incident light. A special method of determining the surface lay-out of the charge´s carrier life in the volume and on the surface of silicon is employed to investigate the passivating effects of the sputtered layers.