Диссертация (1149174), страница 2
Текст из файла (страница 2)
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 определяетсявзаимной когерентностью квантово-размерных экситонных состояний.При отрицательных задержках время затухания определяется скоростью оптической дефазировки поляризаций.Научная новизна:1. Для высококачественной гетероструктуры с одиночной квантовой ямойвпервые продемонстрировано, что неоднородное и однородное уширения экситонных резонансов при малой плотности мощности резонансного или квазирезонансного оптического возбуждения и низкой темпе7ратуре образца могут быть меньше, чем радиационное уширение экситонного резонанса.2.
Впервые продемонстрировано, что в высококачественной гетероструктуре населенность резервуара неизлучающих экситонов может на десятичные порядки превышать населенность излучающих экситонов дажепри низкой плотности оптического возбуждения. Рассеяние излучающих экситонов на неизлучающих экситонах определяет необычное температурное уширение экситонных резонасов.3. Впервые экспериментально продемонстрированы множественные квантовые 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 мощности обоих оптических лучей. Это интерпретировано как интерференция сигнала 4-х волнового смешения и экситонной поляризации, создаваемойпробными импульсами.5. Разработана теоретическая модель, описывающая механизм множественных квантовых биений, наблюдаемых в эксперименте "накачказондирование".
Модель описывает наблюдение различных частот биений на различных экситонных переходах.Научная и практическая значимость. Продемонстрировано, что высококачественные гетероструктуры могут быть модельными объектами для исследования когерентной и некогерентной экситонной динамики в том смысле,что эта динамика определяется только фундаментальными физическими процессами, происходящими в идеальной структуре. Определены экспериментальные условия, при которых основную роль играют фундаментальные процессы,а именно, низкие температуры образца (Т < 10 K) и низкие уровни квазирезонансного оптического возбуждения (< 0.1 Вт/см2 ). Разработанные экспериментальные методы исследования когерентной и некогерентной экситоннойдинамики могут быть использованы для экспериментального исследования высококачественных гетероструктур различных типов.Степень достоверности полученных результатов обеспечивается их самосогласованностью.
Все экспериментальные данные, полученные разными экспериментальными методами, согласуются между собой и с развитыми теорети8ческими моделями. Результаты также согласуются с имеющимися результатами, полученными другими авторами.Апробация работы. Основные результаты работы докладывались автором на следующих конференциях и симпозиумах:1. A.
Trifonov «Exciton-exciton scattering in parabolic quantum wells», 2ndInternational Conference on Quantum Technologies, July 20–24, 2013,Skolkovo, Moscow District, Russia.2. A.V. Trifonov, A.S. Kurdyubov, S.N. Korotan, I.Ya. Gerlovin, Yu.P.Efimov, Yu.K. Dolgikh, S.A. Eliseev, and V.V. Petrov, «Energy relaxationof hot excitons in InGaAs/GaAs quantum well», Proceedings of the 22ndInternational Symposium “Nanostructures: Physics and Technology” (SaintPetersburg, Russia, June 23–27, 2014).
ISBN 978-5-906433-09-1.3. А. В. Трифонов, С. Н. Коротан, А. С. Курдюбов, И. Я. Герловин,И. В. Игнатьев, Ю. П. Ефимов, С. А. Елисеев, Ю. К. Долгих, В. В.Овсянкин, "Нетривиальная динамика экситонов в высококачественнойInGaAs/GaAs квантовой яме XIX Международный симпозиум «Нанофизика и Наноэлектроника», Нижний Новгород, Россия, 10-14.03.2015.4. И. Я. Герловин, И. В. Игнатьев, И. А. Ловцюс, В. В. Петров, А.В.
Трифонов, "Биения квантово-размерных экситонных состояний вInGaAs/GaAs гетероструктуре”, XII Российская конференция по физике полупроводников. Г. Звенигород Московской обл. (Россия), 21 – 25сентября 2015 г. Тезисы докладов (изд. М: ФИАН, 2015), с. 135. А. В. Трифонов, "Quantum beats of quantum confined exciton states inquantum wells» (invited), International Symposium on Advanced MaterialsHaving Multi-Degrees-of-Freedom– Optical properties, Structural Analyses,Imaging and Informatics of Materials, 2-3 ноября 2015 года Университетг.
Кумамото, Япония.Личный вклад. Практически все представленные в работе экспериментальные данные были получены автором работы. Автор также принимал активное участие в процессе создания экспериментальных установок, а такжепроцессе разработки дизайна, характеризации и отбора исследуемых образцов.Помимо этого автор принимал участие в обработке экспериментальных данныхи написании статей для научных журналов.9Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 5печатных изданиях, 3 из которых изданы в журналах с импакт-факторамивыше 3, индексируемых системами цитирования Web of Science и Scopus, 2 — вматериалах конференций.Список публикаций автора по теме диссртации:1. A.
V. Trifonov, S. N. Korotan, A. S. Kurdyubov, I. Ya. Gerlovin, I. V.Ignatiev, Yu. P. Efimov, S. A. Eliseev, V. V. Petrov, Yu. K. Dolgikh, V. V.Ovsyankin, and A. V. Kavokin, "Nontrivial relaxation dynamics of excitonsin high-quality InGaAs/GaAs quantum wells”, Physical review B 91, 115307(2015)2. A. V. Trifonov, I. Ya. Gerlovin, I.
V. Ignatiev, I. A. Yugova, R. V.Cherbunin, Yu. P. Efimov, S. A. Eliseev, V. V. Petrov, V. A. Lovtcius, andA. V. Kavokin, "Multiple-frequency quantum beats of quantum confinedexciton states”, Physical review B 92, 201301(R) (2015)3. A. Tzimis, A. V. Trifonov, G. Christmann, S. I. Tsinzos, Z. Hatzopoulos, I.V. Ignatiev, A. V. Kavokin, "Strong coupling and stimulated emission insingle parabolic quantum well microcavity for terahertz cascade”, AppliedPhysics Letters 107, 101101 (2015)Автор диссертации имеет еще две публикации в журнале Phys.
Rev. B, неотносящиеся к теме диссертацииОбъем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырехглав и заключения. В первой главе представлен обзор литературы, посвященной экситонной релаксации в объемных полупроводниках и гетероструктурах сквантовыми ямами. В первой половине главы детально рассмотрены основныефизические процессы, происходящие при нерезонансном оптическом возбуждении. Во второй части главы приводится простое теоретическое рассмотрениеэффекта квантовых биений, а также история исследований и основные результаты исследований этого эффекта в полупроводниках. Поскольку квантовыебиения являются сугубо когерентным эффектом, то он проявляется только прирезонансном оптическом возбуждении.
Из анализа литературных данных ставится цель работы.Во второй главе рассмотрены исследуемые гетероструктуры. Метод их изготовления и дизайн. Также во второй главе обсуждаются экспериментальные10установки, использованные для проведения представленного в данной работеисследования.В третьей главе представлены оригинальные экспериментальные результаты, посвященные некогеретным процессам, происходящим при оптическойнакачке.
В самом начале главы из анализа данных об оптической характеризации изучаемых образцов ставиться количественный критерий их качества.Далее представлены зависимости спектров ФЛ от температуры и плотностиоптической квазирезонансной накачки. Эти данные совместно с аналогичнымиданными кинетических экспериментов, проведенных методами спектроскопиинакачка-зондирование, позволили описать все данные единой моделью, о влиянии резервуара неизлучающих экситонов на излучающие.В четвертой главе представлены оригинальные экспериментальные результаты исследования квантовых биений квантово-размерных экситонных состояний в квантовой яме.
При когерентном резонансном оптическом возбуждении нескольких экситонных состояний в квантовой яме в оптическом отклике,исследованном методами спектроскопии накачка-зондирование, наблюдаютсяосцилляции, связанные с квантовой интерференцией возбужденных оптическойнакачкой состояний. Представленная модель позволила полностью объяснитьвсе наблюдаемые экспериментальные данные.Полный объём диссертации составляет 101 страницу с 20 рисункамии 2 таблицами.
Список литературы содержит 131 наименование.11Глава 1. Релаксация экситонов в полупроводниках при оптическойнакачке1.1Динамика релаксации экситонов в полупроводникахИсследования динамики экситонной релаксации в полупроводниках началось с самого момента появления концепции экситона, сформулированнойФренкелем в 1931 г. [1].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
