Отзыв ведущей организации (Самодифракция и нелинейно-оптические свойства экситонов в коллоидных квантовых точках CdSe-ZnS)

УТВЕРЖДАК) Директор Федерального государственного бюджетного учреждения науки туга обшей физики М, 1!Рохорова РАН кадемик РАН М' И.А.Щербаков а 2014 г. отзыв ведущей организации — Федерального государственного бюджетного учреждения науки института общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук иа диссертацию Смирнова Александра Михайловича «Самодифракция и нелинейно- оптические свойства экситонов в коллоидных квантовых точках СЮеlХпЯ», представчеиную к загните на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.10 — «Физика полупроводников». Диссертационная работа А.М. Смирнова посвжцена исследованию особенностей нелинейно-оптических и электрооптических свойств экситонов в коллоидных квантовых точках СдЯеlХпЯ, ответственных за обнаруженные эффекты самодифракции. Несмотря на то что природа нелинейных процессов в полупроводниковых квантовых точках к настоящему времени достаточно хорошо изучена, остались нераскрытые вопросы, ответам на которые и посвящена диссертация: как разные нелинейные оптические и электрооптические процессы сосуществуют, какие из них доминируют прн разных уровнях оптического возбуждения.

Актуальность работы определяется необходимостью установления особенностей фундаментальных физических процессов в коллоидных квантовых точках Сдве/УпЯ, Исследование нелинейных процессов в квантовых точках представляет большой интерес как для выявления нх фундаментальных свойств. так и для корректного применения и технике и науке 1оптическое ограничение. оптические переключатели, лазеры на квантовых точках, насьпцаюгциеся поглотители для модуляции добротности и синхронизации мод лазеров).

Этим определяется научная новизна и практическая значимость работы. Диссертация включает в себя введение, четыре главы, выводы и список литературы, состоягций из 148 наименований. Во введении обоснована актуальность й практическая значимость диссертационной работы, изложена цель н научная новизна работы, сформулированы положения, выносимые на защиту. Первая глава содержит обзор экспериментальных и теоретических работ по теме диссертаций и достаточно полно отражает текущее состояние исследований йслннеййооптических процессов в коллоидных квантовых точках СсВе/7пб.

Во второй главе исследованы физические процессы, которые могут приводить к образованию нестационарной дифракцнонной решетки н наведенной диафрагмы в коллондных квантовых точках при однофотонном резонансном возбуждении основного экситонного перехода пикосекундными импульсами лазера. Эффект насыщения поглощения на частоте осйовйого эксйтоййого пере~ода й красный шгарковскнй сдвйг лйййй экснтонного поглощения приводят к созданию канала прозрачности и самодйфракции лазерного луча на наведенной круглой диафрагме френелевского типа, а также ответственны за периодическое изменение нелинейного поглощения в поле наведенной стоячей волны, Последнее обстоятельство отвечает за образование нестацнонарной амплитудной дифракпйойной решетки и самодифракцию лучей, создавших ее.

В работе обосновано, что изменение поглощения может зависеть от обоих эффектов (заполнение состояний и 1птарковский сдвиг экснтонного поглощения), которые могут либо сосуществовать, либо конкурировать, что определяется уровнем возбуждения и отстройкой частоты экситонйого поглощения от частоты лазерного возбуждения. Также указано, что при небольшой отстройке длины волйы возбуждающего йзлучеййя от резойайса йелййеййое йзмейенйе поглощеййя можая сопровождаться нелннейньгм изменением преломления, пр~вод~ образованию фазовой решетки. В третьей главе диссертационной работы исследованы особенности нелинейно- оптических процессов, ответственных за самоднфракцию двух лазерных лучей на наведенной ди фракционной решетке при двух фотонном резонансном возбуждении основного разрешенного экситонного перехода в коллоидных квантовых точках СгЬе!ХпЯ.

Образование фазо вой йаведей ной дйфраязшоййой решеткй объясйейо значйтельйым нелинейным изменением коэффициента преломления в поле возбужденной пгоячей волны при четырехволновом взаимодействий в прозрачной среде с большим значением кубической нелинейности, что может оыгь связайо с ее увелйчеййем в случае достйжеййя эксйтойного резойайса в квантовьгх точках для суммарной эйергйй дв~ х фотойов. Измереййая кубйческая зависимость интенсивности самодифрагированных импульсов от интенсивности возбуждакицих импульсов при двухфотонном возбуждении квантовых точек СгЬе~7пЯ объяснена процессом четырехволнового взаимодействия. Экспериментально обнаруженная 2 зависимость интенсивности самодифрагировапных импульсов от интенсивности возбуждающих импульсов выше 5-ой степени была объяснена ростом двухфотонного поглощения и поглощен~~ на возбужденных носителя~, штарковскнм сд~и~~~ спектра поглощения в длинноволиовую область, приводящими к образованию не только фазовой, но и наведенной амплитудной дифракционной решетки.

В четвертой главе экспериментально продемонстрирована возможность создания динамической двумерной дифракционной решетки ~режим динамического двумерного фотонного кристалла) тремя взаимодействующими лазерными лучами, и обнаружена самолифракция этих лучей на созданной ими решетке. Обосновано, что за периодическое изменение поглощения в наведенном интерференциониом поле в коллоидных квантовых точках ответственны сосуществующие и конкурирующие эффект заполнения состояний и ппарковский сдвиг экситонного поглощения. Установлено, что углы распространения самодифрагиро ванных иа наведенной двумерной решетке лучей определяются в соответствии с методом Лауэ дифракцин ренттеновских лучей на двумерном кристалле. Для определения процессов релаксации однофотонно возбужденных экситонов в коллоидных квантовых точках СЙЯе/7пЯ был применен метод накачки и зондирования наведенной нестационарной ди фракционной решетки.

Показано, что при умеренных интенсивностях возбуждающих импульсов релаксация носителей определяется излучательной рекомбинацией. При высоких значениях интенсивности возбуждающих импульсов обнаружен двухэкспоненцнальный спад, бы~~ра~ начальная ~~ст~ которого ~ожет указывать на Оже рекомбинацию возбужденных носителей и захват носителей на поверхностные состояния. В качестве замечаний следует отметить: 1.

В диссертации часто используется не очень удачный термин вштарковский сдвиг» для сдвига энергии экситона в квантовой точке под действием статического электрического поля. возникающего при захвате носителей на поверхностных состояниях квантовой точки. Следовало бы под~ерк~ут~ статический характер этого сдвига, поскольку есть еще и динамический экситонный штарковский сдвиг, который, в отличие от статического, характеризуется короткими временами отклика.

2. Во второй главе для выяснения роли различных нелинейных процессов, обуславливающих изменение пропускания при однофотонном возбуждении зкситонов, повидимому, целесообразно провести дополнительные измерения с использованием квантовых точек, чей экситонный резонанс отстроен в длинноволновую область от лазерного излучения. 3. В третьей главе диссертационной работы при обсуждении полученных результатов указывается на образование как фазовой, так и наведенной амплитудной днфракционной решеток. Представляется, что было бы интересным исследовать вклады в дифракционную эффективность в отдельности от данных двух видов наведенных решеток, а также измерить времена релаксации наведенной амплитудной решетки.

Указанные недостатки не снижают общей положительной оценки диссертационной работы А.М. Смирнова, которая, несомненно, представляет собой законченное научное исследование. В целом, диссертационная работа обладает четкой логической структурой, написана грамотным и~у~~~~ ~зыко~. аккурагно струкгурирована и ~~рошо оформи~и~. Результгпы исследований являются весомым вкладом в физику нелинейно-оптических экситонных эффектов, происходящих в полупроводниковых квантовых точках. Результаты соответствуют поставленным задачам, автор продеьюнстрировал умение изложить суть проведенных исследований и сформулировать выводы. Автореферат в полном объеме отражает основные положения„изложенные в диссертационной работе.

Основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в 10 научных трудах, включая 3 статьи в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК, прошли апробацию на российских и международных конференциях. Диссертация Смирнова Александра Михайловича «Самодифракция и нелинсйнооптические свойства экситонов в коллондных квантовых точках Сне/7пб» представляет с ооой законченную научно-квалификационную работу. Полученные в ли~сер~анин результаты будут весьма полезны для исследований (как теоретических, так и экспериментальных) свойств экситонов в квантовых точках, проводящихся в ФТИ им.

Иоффе РАН, ФИАН, ИОФ РАН, ИФТТ РАН ~г. Черноголовка), ИРЭ РАН„ИФМ РАН (г. Нижний Новгород), на физфаке МГУ нм. М.ВЛомоносова. По своей актуальности, на) ~ной новизне„обьдму выполненных исследований и ценности полученных результатов диссертационная работа соответствует всем требованиям Положения о порядке присуждения ученых степеней ВАК РФ, предыппгяемым к кандидатским диссертациям.

а сам автор, безусловно, заслуживает присуждения ему степени кандидата физнко-матемагических наук по специальности 01.04,10 — «Физика полупроводников». Диссертационная работа А.М. Смирнова была доложена автором н обсуждена на научном семинаре лаборато)эии теории полуп1юводннковых наноструктур Института общей физики им, А.М, Прохорова РАН 19 ноября 2014 года. Отзыв составил .