Диссертация (1104729)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова»ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиСмирнов Александр МихайловичСамодифракция и нелинейно-оптические свойства экситонов вколлоидных квантовых точках CdSe/ZnS(01.04.10 – физика полупроводников)Диссертацияна соискание ученой степеникандидата физико-математических наукнаучный руководитель:доктор физ.-мат.
наук, профессорВ.С. Днепровскийнаук профессорМОСКВА 20142СОДЕРЖАНИЕВведение………………………………………………………………………...5Глава 1. Свойства экситонов в полупроводниковых квантовых точках(обзор литературы)..................................................................................................14§ 1.1. Экситоны в полупроводниковых квантовых точках CdSe/ZnS…......15§ 1.2. Особенности процессов релаксации и рекомбинации возбужденныхносителей зарядов в квантовых точках CdSe/ZnS……………………………….21§ 1.3.
Эффект заполнения состояний при резонансном однофотонномвозбуждении экситонов в квантовых точках CdSe/ZnS…………………………24§§ 1.3.1. Процесс насыщения поглощения в квантовых точках в рамкахдвухуровневой модели……………………………………………………………..24§§ 1.3.2. Влияние тонкой структуры основного экситонного переходана эффект заполнения состояний в квантовых точках CdSe/ZnS…………...…..27§ 1.4. Штарковский сдвиг экситонного поглощения в квантовых точкахCdSe/ZnS…………………………………………………………………………….30§ 1.5.
Метод наведенных динамических дифракционных решеток дляисследования нелинейно-оптических явлений в полупроводниках…………….36§ 1.6. Применение коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS……………….42Глава 2. Особенности самодифракции при резонансном однофотонномвозбужденииэкситоноввквантовыхточкахCdSe/ZnSдвумяпересекающимися ультракороткими лазерными лучами…………………..44§ 2.1. Спектры пропускания и спектры возбуждения фотолюминесценцииисследуемых образцов коллоидных квантовых точек CdSe/ZnS……………….44§§ 2.1.1. Спектры пропускания коллоидных КТ CdSe/ZnS…………...46§§ 2.1.2 Установка для измерения спектров фотолюминесценции испектров возбуждения фотолюминесценции……………………………………..48§§ 2.1.3.
Спектры возбуждения фотолюминесценции исследуемыхобразцов КТ CdSe/ZnS……………………………………………………………..523§§ 2.1.4. Распределение исследуемых образцов КТ CdSe/ZnS поразмерам………………………………………………………………………….....56§ 2.2. Самодифракция на наведенной дифракционной решетке приоднофотонном резонансном возбуждении экситонов в коллоидных квантовыхточках CdSe/ZnS двумя лучами лазера……………………………………………59§§ 2.2.1.
Установка для изучения особенностей самодифракции двухлазерных лучей на наведенной дифракционной решетке в коллоидном раствореквантовых точек CdSe/ZnS………………………………………………………...59§§ 2.2.2. Самодифракция двух лазерных лучей на наведеннойдифракционной решетке в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS………….61§ 2.3. Особенности самодифракции лазерного луча на наведеннойдиафрагме в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS при резонансномоднофотонном возбуждении экситонов, сопровождающей самодифракцию нанаведенной дифракционной решетке……………...……………………………...68§§ 2.3.1.
Самодифракция лазерного луча на наведенной диафрагме вколлоидных квантовых точках CdSe/ZnS………………………………………...68§§ 2.3.2. Зависимость пропускания коллоидных квантовых точекCdSe/ZnS от энергии возбуждающих импульсов………………………………...73Глава 3. Особенности самодифракции ультракоротких импульсовлазеранадвухфотонновозбуждённойдифракционнойрешёткевколлоидных квантовых точках CdSe/ZnS………………………….………….77§ 3.1. Двухфотонное поглощение в квантовых точках CdSe/ZnS прирезонансном возбуждении основного экситонного перехода…………………..77§ 3.2.
Экспериментальная установка для установления особенностейсамодифракции на наведенной дифракционной решетке в коллоидных квантовыхточках CdSe/ZnS при двухфотонном возбуждении экситонов……………..……...80§ 3.3. Особенности самодифракции на наведенной дифракционной решеткепри двухфотонном резонансном возбуждении экситонов в коллоидныхквантовых точках CdSe/ZnS двумя лучами лазера при изменении уровнявозбуждения…………………………………………………………………..…….844Глава4.ультракороткихОсобенностилазерныхсамодифракциилучейнатрехдвумернойпересекающихсядинамическойдифракционной решетке при резонансном однофотонном возбужденииэкситонов в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS……………………...95§ 4.1. Взаимодействие трех пересекающихся ультракоротких лазерныхлучей в нелинейной оптической среде………………….………………………...95§ 4.2.
Схема экспериментальной установки…………………………………99§4.3.Особенностисамодифракциинадинамическойдвумернойдифракционной решетке в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS………...102§§ 4.3.1. Самодифракция трех взаимодействующих лазерных лучей надинамической двумерной дифракционной решетке……………………………102§§ 4.3.2. Углы распространения самодифрагированных лучей нанаведенной двумерной решетке………………………………………………….103§ 4.4. Время релаксации возбужденных экситонов в коллоидныхквантовых точках CdSe/ZnS……………………….……………………………..110Заключение …………………………………………………………………114Благодарности………………………………………………………………116Список литературы………………………………………………………...1175ВведениеАктивное изучение свойств полупроводниковых квантовых точек (КТ)продолжается на протяжении последних тридцати лет. Начались исследованияв данной области в начале 1980-ых годов.
Одна из первых работ посвященаоптическим свойствам нанокристаллов CuCl в стеклянной матрице [1], уже двагода спустя ученые из ФТИ им. А.Ф. Иоффе [2,3] и Bell Laboratories [4]независимо объяснили ряд важнейших физических и оптических свойствполупроводниковыхнанокристаллов.Вскорепоследовалиработыпоисследованию коллоидных растворов КТ [5,6]. Базовая теоретическая основадля описания наблюдаемых свойств нанокристаллов была развита менее чем задесять лет, а исследовательская работа, направленная на изучение особенностейфундаментальных физических процессов в этих материалах, ведется до сихпор.Одним из определяющих свойств КТ является квантово-размерныйэффект. Свойства полупроводниковых КТ определяются их физическимиразмерами.
Как только стало возможным создавать КТ с заданными размером[7,8], дисперсией размеров [8-10] и формой [11, 12] (КТ с определеннымэнергетическим спектром), стало возможным создание на их основе приборов иматериалов с контролируемыми характеристиками.
Тем не менее, длядостижения 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-оптическихиэлектрооптическихсвойствэкситонов(чтобыподчеркнуть сильное кулоновское взаимодействие электрона и дырки вполупроводниковых КТ, основной электронно-дырочный переход называется6экситонным переходом) в коллоидных КТ CdSe/ZnS. В полупроводниковых КТвыделяютоптическиенелинейностидвухтипов:безынерционную(классическую) нелинейность в прозрачной среде при взаимодействии света сосвязаннымипоглощения,электронами,генерацииответственнуюгармоник,запроцессынелинейногодвухфотонногоизмененияпоказателяпреломления 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 за счет штарковского сдвига основного электронно-дырочногоперехода под действием наведенного электрического поля. Несмотря на то чтоприрода 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, лазерынаКТ,насыщающиесяпоглотителидлямодуляциидобротностиисинхронизации мод лазеров и т.д.). Эффективность и чувствительностьнелинейно-оптических приборов зависит от значений нелинейного измененияпреломления и/или поглощения. Величины данных нелинейностей резковозрастают при резонансном возбуждении электронно-дырочных переходов.
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}
