Резонансное одно- и двухфотонное взаимодействие света с экситонами в квантовых точках CdSe-ZnS (1104655)
Текст из файла
На правах рукописиТуэрди УмайэрРезонансное одно- и двухфотонное взаимодействиесвета с экситонами в квантовых точках CdSe/ZnSСпециальность: 01.04.10 – физика полупроводниковАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква - 2008Работа выполнена на кафедре физики полупроводниковФизического факультета Московского Государственного Университетаим. М.В. Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,доцент Е.А. ЖуковОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор Н.Е. Сибельдинкандидат физико-математических наук,доцент О.А.
ШалыгинаВедущая организация:Московский инженерно-физическийинститут (государственный университет)Защита состоится 22 мая 2008г. в 1700 час. на заседании Диссертационного совета Д 501.001.70 в Московском Государственном Университетеим. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, г. Москва, Ленинские горы, 1,МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет, конференц-зал Центра коллективного пользования.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им. М.В. ЛомоносоваАвтореферат разослан «» апреля 2008 г.Ученый секретарь диссертационногосоветаД 501.001.70МГУим.
М.В. Ломоносова, доктор физикоматематических наук,профессорГ.С. Плотников2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.Настоящая диссертационная работа посвящена изучению природы нелинейных эффектов, возникающих при распространении мощных ультракоротких световых импульсов различной интенсивности в среде с полупроводниковыми квантовыми точками (КТ) в условиях одно- и двухфотонного резонансного возбуждения основного экситонного состояния.Актуальность работы. Актуальность темы диссертации заключается вследующем.Во-первых.
В настоящее время наиболее перспективными направлениями сточки зрения создания новых приборов и материалов с уникальными свойствами представляется разработка технологий создания новых полупроводниковыхнаноструктур и изучение их физических свойств. Постоянно возрастающийинтерес именно к полупроводниковым наноструктурам в первую очередь, повидимому, обусловлен существованием широкого спектра возможностей дляуправления свойствами полупроводников. Как известно, радикального изменения их свойств можно достичь путем варьирования состава полупроводниковых твердых растворов, изменения концентрации и типа примесей, изменениемвнешних условий – температуры, параметров освещения, напряженностивнешних электрического и магнитного полей.
Ограничение движения свободных носителей в одном или нескольких направлениях, приводящее к эффектуразмерного квантования, открывает дополнительную возможность эффективного управления свойствами наноструктур путем изменения размеров.Во-вторых.
Для создания устройств, позволяющих управлять мощными световыми потоками светом необходимо иметь информацию о природе нелинейных эффектов в различных полупроводниковых средах. В квазинульмерныхструктурах механизмы оптических нелинейностей изучены в малой степени.Поэтому представляется перспективным использование методов нелинейнойлазерной спектроскопии для выяснения особенностей процессов взаимодействия мощных световых потоков с квантовыми точками в условиях резонансноговозбуждения отдельных состояний в таких наностуктурах и генерации болеечем одной электронно-дырочной пары на квантовую точку.Цели работы.1. Изучение особенностей проявления эффекта ограничения интенсивностисвета в квантовых точках CdSe/ZnS при резонансном двухфотонном возбуждении основного экситонного состояния мощными ультракороткимиимпульсами лазерного излучения.2.
Установление механизмов оптических нелинейностей, определяющихизменение расходимости лазерного пучка, прошедшего через кювету сколлоидным раствором квантовых точках CdSe/ZnS в условиях одно- идвухфотонного резонансного возбуждения основного экситонного состояния мощными ультракороткими импульсами лазерного излучения.33.
Изучение особенностей резонансного однофотонного взаимодействиямощных ультракоротких импульсов лазера с экситонами в коллоидныхквантовых точках CdSe/ZnS.Научная новизна работы заключается в следующем:1. Впервые в квантовых точках CdSe/ZnS (коллоидный раствор в гексане)обнаружен эффект ограничения интенсивности света при резонансномдвухфотонном возбуждении основного экситонного перехода мощнымиультракороткими импульсами лазера.2. При резонансном двухфотонном возбуждении основного экситонногоперехода квантовых точек CdSe/ZnS при высоких уровнях оптическоговозбуждения обнаружено нелинейное увеличение поглощения, обусловленное не только двухфотонным поглощением, но и дополнительным поглощением двухфотонно возбуждёнными носителями.3.
Установлен немонотонным характер зависимости отношения энергииультракоротких импульсов лазера, прошедших через коллоидный растворквантовых точек CdSe/ZnS, к энергии падающих импульсов от интенсивности возбуждения при резонансном однофотонном возбуждении основного экситонного перехода квантовых точек. Такую зависимость можнообъяснить обнаруженным увеличением расходимости лазерного луча,обусловленным явлениями самодефокусировки и дифракции при образовании канала прозрачности (стрип-эффект) в среде с сильным насыщением.Практическая значимость работы обусловлена следующим. С однойстороны, в ней впервые получены новые научные результаты фундаментального характера, касающиеся практически важных с научной точки зрения процессов резонансного взаимодействия мощных свектовых импульсом с экситонами в полупроводниковых КТ. Полученные результаты, указывают на возможность дальнейших исследований, направленных на поиск новых эффективных способов управления оптическими свойствами полупроводниковых наноструктур.С другой стороны, данные исследования приобретают дополнительноезначение в свете возможного практического применения полупроводниковыхнаноструктур в приборах оптоэлектроники (активные среды лазеров, быстродействующие переключатели, ограничителей интенсивности света и т.д.).На защиту выносятся следующие положения: Обнаруженное нелинейное увеличение поглощения мощных ультракороткихимпульсов лазера в квантовых точках при двухфотонном резонансном возбуждении экситонов объяснено процессами двухфотонного поглощения идополнительным поглощением двухфотонно возбужденными носителями. Впервые обнаружен эффект ограничения интенсивности мощных ультракоротких импульсов лазера, прошедших через кювету с коллоидным раствором4квантовых точек CdSe/ZnS, при резонансном двухфотонном возбужденииосновного экситонного перехода в этих наноструктурах. Установлен немонотонный характер зависимости отношения энергии ультракоротких импульсов лазера, прошедших через коллоидный раствор квантовых точек CdSe/ZnS, к энергии падающих импульсов от интенсивностивозбуждения при резонансном однофотонном возбуждении основного экситонного перехода квантовых точек.
Такую зависимость можно объяснитьобнаруженным увеличением расходимости лазерного луча, обусловленнымявлениями самодефокусировки и дифракции при образовании канала прозрачности (стрип-эффект) в среде с сильным насыщением.Достоверность и надежность результатов.Основные положения диссертации обоснованы экспериментально и теоретически.
В работе достигнуто хорошее согласие полученных в экспериментеданных с выводами ряда опубликованных теоретических работ других авторов.Достоверность и надежность результатов обеспечивается проработкой инженерно-технического проведения экспериментов, подтверждается их воспроизводимостью. Результаты исследований опубликованы в авторитетных реферируемых журналах и докладывались на различных отечественных и международных конференциях и симпозиумах.Апробация работы. Вошедшие в работу результаты докладывались намеждународных симпозиумах “Nanostructures: Physics and Technology” (СанктПетербург, 2006, Новосибирск, 2007), на международном РоссийскоШвейцарском семинаре “Excitons and Exciton Condensates in ConfinedSemiconductor Systems” (Москва, 2006), научной конференции «Ломоносовскиечтения.
Серия физическая» (Москва, 2006, 2007), международной конференции“Tenth International Meeting on the Optics of Excitons in Confined Systems”(Messina – Patti, Italy, 2007), VIII Российской конференции по физике полупроводников (Екатеринбург, 2007), международной конференции “ICONO/LAT2007” Minsk, Belarus.Публикации и личный вклад автора.По результатам исследований, составляющих содержание диссертации,опубликовано 3 работы в реферируемых журналах и 8 работах в сборникахтрудов международных и российских конференций, перечень которых приведен в конце автореферата.Личный вклад автора состоит в разработке экспериментальной методики,проведении экспериментов и интерпретации их результатов, проведении расчетов.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырехглав, заключения и списка литературы.
Она содержит 90 страниц текста, включая 33 рисунка. Список цитируемой литературы содержит 71 наименование.5СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированаосновная цель работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.Интенсивность люминесценции (у.е.)ПропусканиеВ первой главе представлен обзор литературы по свойствам экситонов в полупроводниковых КТ. При этом особое внимание уделено работам, в которыхисследуются нелинейно-оптические свойства полупроводниковых квазинульмерных структур.Во второй главе диссертации изложены результаты исследований особенностей нелинейных процессов, возникающих при поглощении в КТCdSe/ZnS мощных ультракоротких импульсов лазера в условиях резонансногодвухфотонного возбуждения основного оптического 1S3/2(h)→1S(e) перехода.В первом параграфе главы приводится описание структуры исследуемых КТи их характеристик, полученных из спектров пропускания, фотолюминесценции и возбуждения фотолюминесценции.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
