Автореферат (1104728)
Текст из файла
На правах рукописиСмирнов Александр МихайловичСамодифракция и нелинейно-оптические свойства экситонов вколлоидных квантовых точках CdSe/ZnSСпециальность: 01.04.10 – физика полупроводниковАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2014Работа выполнена на кафедре полупроводниковфизического факультета Федерального государственного бюджетногообразовательного учреждения высшего профессионального образования«Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова»Научный руководитель:Владимир Самсонович Днепровский,доктор физико-математических наук, профессор.
Федеральное государственноебюджетное образовательное учреждение высшего профессиональногообразования«Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»; заведующий кафедрой полупроводниковОфициальные оппоненты:Виктор Сергеевич Багаев,доктор физико-математических наук, профессор. Федеральное государственноебюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. ЛебедеваРоссийской академии наук; главный научный сотрудник.Владимир Леонидович Лясковский,кандидат физико-математических наук, Федеральное государственноеунитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институтоптико-физических измерений»; начальник лаборатории биофизических испециальных информационно-измерительных системВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институтобщей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наукЗащита состоится « » __________ 2014г.
в ___ часов ___ минут на заседанииДиссертационного совета Д 501.001.70 в Московском государственномуниверситете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва,Ленинские горы, д.1, стр.35, конференц-зал Центра коллективного пользованияфизического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.С диссертацией можно ознакомиться в Отделе диссертаций Научнойбиблиотеки МГУ имени М.В. Ломоносова (Ломоносовский пр., д. 27) и в сетиInternet по адресу http://www.phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-70/ .Автореферат разослан «» __________ 2014 г.Ученый секретарь диссертационного советаД 501.001.70 МГУ им.
М.В. Ломоносова,кандидат физико-математических наук,доцент2А.И. ЕфимоваОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫДиссертационная работа посвящена экспериментальному выявлениюнелинейно-оптических и электрооптических свойств экситонов, ответственныхза обнаруженные особенности процессов самодифракции, возникающих прирезонансном одно- и двухфотонном возбуждении основного электроннодырочного перехода в полупроводниковых коллоидных квантовых точкахCdSe/ZnS одним, двумя и тремя ультракороткими лазерными лучами.Актуальность.
Активное изучение свойств полупроводниковыхквантовых точек (КТ) продолжается на протяжении последних тридцати лет.Начались исследования в данной области в начале 1980-ых годов. Одна изпервых работ была посвящена оптическим свойствам нанокристаллов CuCl встеклянной матрице [1], уже два года спустя ученые из ФТИ им.
А.Ф. Иоффе[2] и Bell Laboratories [3] независимо объяснили ряд важнейших физических иоптических свойств полупроводниковых нанокристаллов. Вскоре последовалиработы по исследованию коллоидных растворов КТ. Базовая теоретическаяоснова для описания наблюдаемых свойств нанокристаллов была развита менеечем за десять лет, а исследовательская работа, направленная на изучениеособенностей фундаментальных физических процессов в этих материалах,ведется до сих пор.Одним из определяющих свойств КТ является квантово-размерныйэффект. Свойства полупроводниковых КТ определяются их физическимиразмерами. Как только стало возможным создавать КТ с заданными размером,дисперсией размеров и формой, стало возможным создание на их основеприборов и материалов с контролируемыми характеристиками.
Тем не менее,для достижения полного контроля параметров таких приборов и материаловтребуется детальное и четкое понимание фундаментальных физическихпроцессов в данных структурах, которые до сих остаются не до концаизученными.Установлениеоптическихинелинейно-оптическихсвойствполупроводниковых КТ позволяет определять связь между морфологией,оптикой и материальными параметрами исследуемых структур. В даннойработе представлены результаты исследований, раскрывающие особенностинелинейно-оптических и электрооптических свойств экситонов (чтобыподчеркнуть сильное кулоновское взаимодействие электрона и дырки вполупроводниковых КТ, основной электронно-дырочный переход называетсяэкситонным переходом) в коллоидных КТ CdSe/ZnS.
В полупроводниковых КТвыделяют оптические нелинейности двух типов: безынерционную(классическую) нелинейность в прозрачной среде при взаимодействии света сосвязанными электронами, ответственную за процессы двухфотонногопоглощения, генерации гармоник, нелинейного изменения показателяпреломления и др.
и динамическую (резонансную, сильную) нелинейность впоглощающей среде при возбуждении свободных носителей (нелинейноепоглощение и преломление, возникающие в результате эффекта заполнениясостояний). Стоит особенно выделить возможность изменения поглощения ипреломления коллоидных КТ за счет штарковского сдвига экситонного3поглощения под действием наведенного электрического поля. Несмотря на точто природа этих нелинейных процессов в полупроводниковых КТ достаточнохорошо изучена, остается ряд нераскрытых вопросов: как эти процессысосуществуют, какие из них стоит считать доминирующими при разныхуровнях оптического возбуждения и др.
Поэтому исследование нелинейныхпроцессов в коллоидных КТ CdSe/ZnS представляет большой интерес, как длявыявления их фундаментальных свойств, так и для корректного применения втехнике и науке (оптическое ограничение, оптические переключатели, лазерына КТ, насыщающиеся поглотители для модуляции добротности исинхронизации мод лазеров и т.д.).Цели работы1.
Выявить нелинейные оптические и электрооптические процессы,ответственные за самодифракцию двух лазерных лучей на наведеннойодномерной динамической дифракционной решетке в случае однофотонногорезонансного возбуждения основного электронно-дырочного (экситонного)перехода в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS.
Установить влияниесопутствующего процесса образования наведенного канала прозрачности,приводящего к самодифракции на наведенной диафрагме. Методом накачки изондирования наведенной нестационарной дифракционной решетки определитьпроцессы релаксации возбужденных экситонов.2. Выявить особенности самодифракции двух лазерных лучей нанаведеннойодномерной динамической дифракционной решетке придвухфотонном резонансном возбуждении основных разрешенных экситонныхпереходов и определить физическиеявления,ответственныезасоответствующее нелинейное изменение преломления и поглощения вколлоидных квантовых точках CdSe/ZnS.3. Создать двумерную динамическую дифракционную решетку (режимдинамического двумерного фотонного кристалла) при однофотонномрезонансном возбуждения основного экситонного перехода в коллоидныхквантовых точках CdSe/ZnS тремя лазерными лучами. Установить особенностисамодифракции трёх лучей лазера на наведенной динамической дифракционнойрешетке.Научная новизна работы1.
Впервые обнаружена самодифракция двух мощных ультракороткихлучей лазера на сформированной ими нестационарной дифракционной решеткепри однофотонном резонансном возбуждении экситонов в коллоидныхквантовых точках CdSe/ZnS, сопровождаемая самодифракцией на наведенномканале прозрачности. Образование канала прозрачности и наведеннойдифракционной решетки в коллоидном растворе квантовых точек объясненососуществующими и конкурирующими процессом насыщения основногоэлектронно-дырочного(экситонного)переходаидлинноволновымштарковским сдвигом спектра экситонного поглощения.2. Выявлены особенности самодифракции двух лазерных лучей придвухфотонном резонансном возбуждении экситонов в коллоидных квантовых4точках CdSe/ZnS при изменении уровня возбуждения.
Кубическая зависимостьинтенсивностисамодифрагированныхимпульсовотинтенсивностивозбуждающих импульсов при двухфотонном возбуждении квантовых точекCdSe/ZnSобъясненапроцессомчетырехволновоговзаимодействия.Обнаруженная зависимость интенсивности самодифрагированных импульсовот интенсивности возбуждающих импульсов выше 5-ой степени объясненаростом двухфотонного поглощения и поглощения на возбужденных носителях,штарковским сдвигом спектра поглощения в длинноволновую область,приводящими к образованию не только фазовой, но и наведенной амплитуднойдифракционной решетки.3.
Обнаружена самодифракция трех лазерных лучей, пересекающихся вкювете с коллоидными квантовыми точками CdSe/ZnS, при однофотонномрезонансном возбуждении экситонов и объяснена их дифракцией нанаведенной динамической двумерной дифракционной решетке (режимдвумерного фотонного кристалла), возникающей за счет сосуществующих иконкурирующих процесса насыщения основного экситонного перехода идлинноволнового штарковского сдвига спектра экситонного поглощения.Практическая значимость работыВ данной работе представлены результаты исследований, раскрывающиеособенности нелинейно-оптических и электрооптических свойств экситонов вполупроводниковых коллоидных КТ CdSe/ZnS. Впервые получены научныерезультаты, отражающие ряд новых характерных черт фундаментальныхфизических явлений, возникающих при резонансном одно- и двухфотонномвзаимодействии мощных лазерных импульсов с экситонами в коллоидных КТCdSe/ZnS.
Более тщательное выявление оптических особенностей вколлоидных КТ, несомненно, будет способствовать дальнейшему развитиюнауки и техники. Полученные результаты указывают на необходимость учетаряда важных особенностей фундаментальных процессов в полупроводниковыхнаноструктурах при их внедрении во многие области науки и техники, а такжеопределяют направления возможных дальнейших исследований оптических,нелинейно-оптических и электрооптических свойств коллоидных КТ,необходимых для создания и повышения эффективности новых приборов.На защиту выносятся следующие положения:1.
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}
