První český GaAs / GaAlAs
polovodičový heterostrukturní laser
(FZÚ)

Sekce fyziky pevných látek

je největší a nejstarší sekcí (do roku 1979  Ústav fyziky pevných látek ). Dlouholetá tradice rentgenové fyziky umožnila v padesátých letech rozvoj studia elektronových stavů a struktur, pro jejichž výzkum byly postaveny unikátní krystalové spektrometry a v roce 1952 zkonstruován první počítač v Československu. Pochopení struktury na atomární úrovni spolu s teorií elektronových stavů v pevných látkách vytvořily základ pro výzkum širokého spektra materiálů – od iontových krystalů, kovů a polovodičů až po magnetické kysličníkové materiály a supravodiče. Tato sekce má dlouholeté zkušenosti v experimentálním výzkumu při extrémních teplotách a tlacích, které pomohly Československu stát se šestou zemí na světě produkující umělé diamanty. Pokrok v pěstování diamantu z plynné fáze za pomoci plazmatu nám umožnil v roce 2002 instalaci nejnovější technologie tohoto typu a diamant je znovu intenzívně studován jako materiál pro elektroniku budoucnosti či biosenzory.

Supravodivé spoje a stínící trubky
(vyrobeno ve spolupráci s FZÚ)

Brzy po objevu tranzistoru se spolu s růstem monokrystalů vysoké jakosti stal polovodičový výzkum jedním z nejdůležitějších témat sekce. Byla osvojena příprava nejen germaniových a křemíkových monokrystalů extrémní čistoty, ale také III-V sloučenin a heterostrukturních polovodičových laserů. Pracovníci této sekce byli u zrodu a přispěli k světovému vývoji amorfních polovodičů. Porozumění a ovládnutí jejich optických i elektrických vlastností vyústilo do dnes důležitého průmyslového odvětví, představovaného například plochými obrazovkami, řízenými tranzistory z amorfního křemíku, ale i fotovoltaickými slunečními články z tenkovrstvého křemíku.

Zavedení epitaxe z molekulárních svazků ( MBE ) i z metalo-organické plynné fáze ( MOVPE ) umožnilo přípravu polovodičových kvantových jam, teček a kroužků. Neobvyklé vlastnosti těchto nízkorozměrných nanosystémů, jako je kvantový Hallův jev či specifické luminiscenční vlastnosti, jsou studovány i experimentálně, například pomocí unikátní metody průniku elektrického pole. O kvalitě teoretického výzkumu dvojrozměrných elektronových systémů svědčí také společné publikace s nositeli Nobelovy ceny v této oblasti. Zředěné magnetické polovodiče a spinotronika představují perspektivu dalšího rozvoje, jehož základem je od roku 2003 nový moderní systém  MBE .

Příklad komerční ploché obrazovky
z kapalných krystalů ( LCD ) ,
řízené tranzistory na bázi
amorfního křemíku

Ilustrace použití tzv. intermetalik a
slitin s tvarovou pamětí

Zásadní výsledky byly získány při studiu magnetoelastických jevů a při tvorbě magnetických materiálů „na míru“, jako jsou spinely a hexagonální ferity, granáty a manganáty. Práce na tomto poli jsou spojeny s tzv. kolosální magnetorezistencí a vysokoteplotní supravodivostí, kde vyústily do funkčních supravodivých elementů. Vedle experimentálního výzkumu se rozvíjela teoretická základna pro popis pozorovaných jevů z prvních principů. V roce 1997 instalovaný mikroskop, využívající atomových sil a tunelového jevu (AFM/STM), představuje vysoce citlivý nástroj pro rychle se rozvíjející studium nanostruktur s atomárním rozlišením.

Sekce fyziky kondenzovaných látek

zahrnuje vědecká oddělení dielektrik, kovů, magnetických materiálů, teorie kondenzovaných systémů a oddělení chemie, které je orientované na pěstování krystalů, přípravu vzorků a syntézu kapalných krystalů.

Oddělení dielektrik bylo tradičně svázáno s fyzikou feroelektrik a strukturních fázových přechodů. Zásadně přispělo k pochopení podstaty nevlastních feroelektrik a nesouměřitelných fází. Později se výzkum soustředil zejména na feroelektrické kapalné krystaly, keramické a nanostrukturní materiály s vysokou permitivitou a na tenké vrstvy. Je unikátním centrem dielektrické spektroskopie v extrémně široké oblasti frekvencí 1 až 10¹⁴ Hz. Činnost oddělení kovů se po období studia plastické deformace železa a jeho slitin soustředila na vztah mezi strukturou a vlastnostmi kovových slitin, intermetalik a slitin s tvarovou pamětí. Nedávný výzkum přispěl k porozumění vlastností hranic zrn v těchto materiálech. Hlavními tématy v oddělení magnetismu bylo studium feromagnetických domén a feromagnetické rezonance. V posledních letech se výzkum zaměřil na amorfní, nanostrukturní a supravodivé systémy s nadějnými aplikacemi, jako jsou magnetické senzory, spintronické komponenty i permanentní supravodivé magnety. Výzkumná činnost v oblasti teorie kondenzovaných systémů se týká zejména výpočtů z prvních principů a modelování elektronových vlastností kovů a polovodičů, jejich slitin, povrchů a rozhraní a dalších složitých materiálů s netriviální elementární buňkou nebo se zesílenými elektronovými korelačními efekty. Jsou studovány také nerovnovážné a kooperativní jevy v kvantových a klasických statistických systémech pomocí pokročilých analytických a numerických simulačních metod.