Автореферат (1149173)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиТрифонов Артур ВалерьевичКОГЕРЕНТНАЯ И НЕКОГЕРЕНТНАЯ ДИНАМИКАЭКСИТОНОВ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХГЕТЕРОСТРУКТУРАХ С КВАНТОВЫМИ ЯМАМИСпециальность 01.04.10 —«Физика полупроводников»Авторефератдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург — 2016Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университетеНаучный руководитель:доктор физико-математических наук, профессорИгнатьев Иван ВладимировичОфициальные оппоненты: Николай Алексеевич Гиппиус,доктор физико-математических наук,профессор, Сколковский институт науки и технологий,г. Москва,Фирсов Дмитрий Анатольевич,доктор физико-математических наук, профессор,заведующий кафедрой Физики полупроводников инаноэлектроники,Санкт-Петербургский политехниче­ский университет Петра Великого, г.

Санкт-Петербург,Ведущая организация:Институт физики микроструктур РАН — филиал ФГ­БУН "Федеральный исследовательский центр Инсти­тут прикладной физики РАН", г. Нижний НовгородЗащита состоится2016 г. вчасов на заседании дис­сертационного совета Д 212.232.33 по защите докторских и кандидатских дис­сертации при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:198504, г.

Санкт-Петербург, Петродворец, ул. Ульяновская, д. 1, малый конфе­ренц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им М. Горького Санкт-Петер­бургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург,Университетская наб., д. 7/9. Диссертация и автореферат размещены на сайтеСПБГУ (www.spbu.ru).Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адре­су: 198504, г. Санкт-Петербург, Петродворец, ул. Ульяновская, д.

2, ученомусекретарю диссертационного совета Д 212.232.33 Поляничко А.М.Автореферат разосланУченый секретарьдиссертационного совета2016 года.Поляничко А. М.3Общая характеристика работыАктуальность темы. Полупроводниковые гетероструктуры являютсяобъектом интенсивных исследований на протяжении уже нескольких десяти­летий. Интерес к гетероструктурам вызван, прежде всего, их разнообразнымипрактическими применениями. В частности, устройства на основе полупровод­никовых гетероструктур, такие как полупроводниковые лазеры, светочувстви­тельные элементы, солнечные панели, интегральные микросхемы, светодиоды идр.

являются технологической основой уклада современного общества. Гетеро­структуры играют немаловажную роль и в фундаментальных исследованиях.Полупроводниковые гетероструктуры с квантовыми ямами представля­ют собой практически идеальную модельную систему, что в совокупности с про­грессом в технологиях их изготовления, позволившим создавать практическибездефектные структуры, выделяет их из всех остальных гетероструктур. Опти­ческие свойства гетероструктур с квантовыми ямами при низких температурахвблизи края фундаментального поглощения определяются в основном экситон­ными эффектами. Исследования динамики экситонной релаксации – важноенаправление исследований, как с практической точки зрения, так и с фундамен­тальной. Релаксационные процессы определяют многие параметры приборов, ипонимание механизмов релаксации и их скоростей является важным для созда­ния конечных приборов.

С точки зрения фундаментальной науки исследованиерелаксации позволяет понять, какие именно физические процессы и в какой сте­пени определяют те или иные наблюдаемые явления. Исследованиям динами­ки экситонной релаксации в гетероструктурах посвящено огромное количестворабот. Темпы роста количества таких работ в настоящее время демонстрируют"экспоненциальное"поведение несмотря на многолетнюю историю. Это подтвер­ждает незатухающий интерес исследователей к данной тематике.Появление в конце прошлого века импульсных лазеров, способных гене­рировать сверхкороткие импульсы длительностью меньше 1 пикосекунды, по­служило толчком в исследовании сверхбыстрой динамики экситонной релакса­ции.

Однако, имеющиеся на тот момент гетероструктуры с квантовыми ямамиимели существенно более низкое качество по сравнению со структурами, кото­рые изготавливаются в настоящее время. Невысокое качество гетероструктурпроявлялось как большая ширина экситонных линий в спектрах фотолюминес­ценции и отражения. Это было, в первую очередь, связано с большими флуктуа­циями толщины и состава квантовых ям. Качество гетероструктур, доступныхразличным исследователям, сильно отличалось, что приводило к несогласую­4щимся, а порой даже противоречивым данным.

Следует отметить, что флук­туации толщины и состава квантовых ям приводят к локализации носителей иэкситонов, вследствие чего рассматривать квантовую яму, как двумерную си­стему следует с большой осторожностью. Несмотря на все трудности, основныепроцессы, ответственные за экситонную релаксацию, были рассмотрены еще вконце прошлого столетия.

Однако, до сих пор нет точных количественных дан­ных о характерных скоростях релаксационных процессов, проходящих в гетеро­структурах с квантовыми ямами при оптической резонансной или нерезонанс­ной накачке. Для получения количественных данных требуется тщательныйвыбор высококачественных образцов. Помимо этого, для экспериментальногоисследования необходимо использовать весь набор доступного на сегодняшнийдень современного экспериментального оборудования.Целью данной работы является исследование фундаментальных процес­сов, ответственных за эволюцию экситонных возбуждений при резонансной ине резонансной оптической накачке, в гетероструктурах рекордного качества.Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующиезадачи:1.

Отобрать образец для исследований. При этом к исследуемому об­разцу предъявляются высокие требования к его морфологическомусовершенству, однородности состава, толщинам слоев и качеству гете­роинтерфесов.2. Исследовать некогерентную динамику экситонов при нерезонансной иквазирезонансной оптической накачке. Для этого требуется созданиеновых экспериментальных установок и модернизация имеющихся.3.

Исследовать когерентные эффекты, происходящие при резонанснойоптической накачке. Когерентные эффекты могут проявляться в вы­сококачественных структурах наиболее ярко.Основные положения, выносимые на защиту:1. В высококачественных квантовых ямах при малых плотностях накач­ки и низкой температуре наиболее эффективным процессом распадаосновного экситонного состояния является излучательная рекомбина­ция, приводящая к его радиационному уширению. Для возбужден­ных размерно-квантованных экситонных состояний скорость радиа­ционной релаксации существенно меньше, и на их уширение влияютдругие релаксационные процессы, в частности, рассеяние на акусти­ческих фононах.52. На динамику излучающих экситонов существенно влияет резервуарнеизлучающих экситонов, плотность которых в высококачественныхгетероструктурах может на несколько десятичных порядков превы­шать плотность излучающих экситонов. Населенность резервуара уве­личивается при повышении температуры и увеличении плотности на­качки.3.

При когерентном возбуждении нескольких квантово-размерных экси­тонных состояний наблюдаются квантовые биения, связанные с кван­товой интерференцией этих экситонных состояний. Сигнал квантовыхбиений в эксперименте накачка-зондирование при положительных за­держках определяется осцилляциями коэффициента поглощения вовремени.

При отрицательных задержках детектируемый сигнал бие­ний обусловлен интерференцией экситонной поляризации, созданнойлучем зондирования, с поляризацией, созданной сигналом четырех­волнового смешения.4. Времена затухания квантовых биений в высококачественных структу­рах с квантовыми ямами при слабых оптических возбуждениях при­близительно одинаковы при положительных и отрицательных задерж­ках несмотря на различие релаксационных механизмов. При положи­тельных задержках время затухания квантовых биений определяет­ся взаимной когерентностью квантово-размерных экситонных состо­яний. При отрицательных задержках время затухания определяетсяскоростью оптической дефазировки поляризаций.Научная новизна:1.

Для высококачественной гетероструктуры с одиночной квантовойямой впервые продемонстрировано, что неоднородное и однородноеуширения экситонных резонансов при малой плотности мощности ре­зонансного или квазирезонансного оптического возбуждения и низкойтемпературе образца могут быть меньше, чем радиационное уширениеэкситонного резонанса.2.

Впервые продемонстрировано, что в высококачественной гетерострук­туре населенность резервуара неизлучающих экситонов может на де­сятичные порядки превышать населенность излучающих экситоновдаже при низкой плотности оптического возбуждения. Рассеяние из­лучающих экситонов на неизлучающих экситонах определяет необыч­ное температурное уширение экситонных резонасов.63.

Впервые экспериментально продемонстрированы множественныеквантовые биения размерно-квантованных экситонных состояний.4. Впервые обнаружена линейная зависимость сигнала биений в экспе­рименте накачка-зондирование, наблюдаемого при отрицательных за­держках между импульсами накачки и зондирования, от мощностиобоих оптических лучей. Это интерпретировано как интерференциясигнала 4-х волнового смешения и экситонной поляризации, создава­емой пробными импульсами.5. Разработана теоретическая модель, описывающая механизм множе­ственных квантовых биений, наблюдаемых в эксперименте "накачка­зондирование". Модель описывает наблюдение различных частот би­ений на различных экситонных переходах.Практическая значимость Продемонстрировано, что высококаче­ственные гетероструктуры могут быть модельными объектами для исследова­ния когерентной и некогерентной экситонной динамики в том смысле, что этадинамика определяется только фундаментальными физическими процессами,происходящими в идеальной структуре.

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.

Список файлов диссертации