Диссертация (1149960), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Этот подход является корректным навременах меньше, чем время релаксации импульса, так как абсолютное значение эффективного поля в первом приближении линейно зависит от величиныимпульса [71].Взяв волновую функцию, описывающую прямой экситон с полностью релаксировавшим дырочным спином и электронным спином = −1/2, как начальное условие, можно вычислить соответствующий угол керровского вращения (), используя уравнения (4.5) и (4.8).
После этого мы численно извлекаем характеристические частоты его вращения из Фурье-преобразования ().Предполагая Ω ≪ 1, оцениваем скорость затухания экситонного спина как = Ω()2 . Параметры численного моделирования такие же, как и для уравнения Линдблада в подразделе 4.2.2.Этот подход дает увеличение измеренного времени спиновой релаксации = 1/ до 4 раз в резонансе с энергиями прямого и непрямого экситона,поскольку стохастическая частота вращения может быть до двух раз меньшедля связанного состояния прямого и непрямого экситона по сравнению с чистымпрямым состоянием.
Подгонка экспериментальных данных с использованиемэтого подхода [пунктирная линия на рис. 4.2(c)], таким образом, более точнаяпо сравнению с полуфеноменологическим подходом, основанном на уравненииЛиндблада (сплошная линия), хотя она и не учитывает зависимость временитранспорта от магнитного поля.4.2.4ВыводыТаким образом, изучена спиновая динамика экситонов в двойной квантовой яме в присутствии скрещенных магнитного и электрического полей сиспользованием времяразрешенной спектроскопии Керровского вращения.
Выявлены два качественно разных режима распада спиновой когерентности, взависимости от силы электрического поля, приложенного вдоль оси роста. Вприсутствии запорного напряжения, такого что непрямой экситон становится69самым нижним энергетическим экситонным состоянием системы, неоднородноевремя спиновой когерентности оказывается обратно пропорциональным величине магнитного поля в плоскости образца.
Это поведение можно объяснить спомощью неоднородного распределения g-факторов, типичного для структур сквантовыми ямами. Такое распределение неизбежно ведет к уширению распределения частот спиновой прецессии и, таким образом, линейной зависимостискорости спиновой дефазировки от магнитного поля. Эта неоднородность кажется более сильной для экситонов, чем для электронов, возможно, из-за большей степени локализации экситонов, которые являются более тяжелыми частицами.
Совершенно другие механизмы определяют спиновую когерентностьв симметричных двойных квантовых ямах, когда приложено нулевое или малоеэлектрическое поле, так что энергия непрямого экситона больше, чем прямого. В этом режиме в зависимости экситонного времени спиновой релаксацииот магнитного поля в плоскости двойной квантовой ямы обнаружены проявления магнитного квантово-размерного эффекта Штарка. Сильно немонотонноеповедение спинового времени жизни, которое может показаться парадоксальным, получает свое объяснение в смешивании прямых и непрямых экситоновмагнитным полем из-за сдвига дисперсионной кривой непрямых экситонов.
Этои является характерным признаком магнитного эффекта Штарка. Магнитныйэффект Штарка может быть удобным инструментом управления экситоннымспином, который способен дополнить привычный квантово-размерный эффектШтарка в структурах, где неоднородность играет важную роль.70ЗаключениеОсновные результаты работы заключаются в следующем.1. Экспериментально продемонстрированы близкие к теоретическомупределу в /2 углы фотоиндуцированного керровского вращения в полупроводниковом микрорезонаторе с квантовой ямой.2. Математическое моделирование экспериментальных данных показало,что условия получения максимальных углов керровского вращенияпредставляют собой баланс между необходимостью максимизации фотоиндуцированных экситонных эффектов (зависящего от поляризациисинего сдвига и уменьшения силы осциллятора) в области нулевой отстройки моды резонатора и минимизации поглощения в резонаторе длядостижения условия согласования импеданса.3.
Для экситонов в двойной квантовой яме выявлены два режима распада спиновой когерентности в зависимости от силы электрическогополя, приложенного вдоль оси роста. При малом электрическом поле энергия непрямых экситонов больше, чем прямых, и магнитное поле в плоскости образца приводит к появлению магнитного квантоворазмерного эффекта Штарка.
При этом прямые и непрямые экситонысмешиваются, и время экситонной спиновой релаксации изменяется взависимости от степени этого смешивания, причем немонотонно приувеличении магнитного поля. В больших электрических полях непрямые экситоны оказываются нижним экситонным состоянием системы, иэкситонное время спиновой релаксации становится обратно пропорциональным величине магнитного поля в плоскости образца. Это объясняется неоднородным распределением g-факторов непрямых экситонов, вособенности из-за усиления их локализации в квантовой яме.Понимание ведущей роли, которую играет согласование импеданса, критическиважно для разработки образцов с гигантским усилением оптической гиротропии. Эти результаты - важный шаг для создания быстрых оптических модуляторов поляризации, работающих при нулевом магнитном поле.71Список публикацийA1.
Significant photoinduced Kerr rotation achieved in semiconductor microcavities / R. V. Cherbunin, M. Vladimirova, K. V. Kavokin, A. V. Mikhailov,[et al.] // Phys. Rev. B. — 2015. — May. — Vol. 91, issue 20. —P. 205308. — DOI: 10.1103/PhysRevB.91.205308.A2. Optics of spin-noise-induced gyrotropy of an asymmetric microcavity / S. V.Poltavtsev, I. I. Ryzhov, R. V.
Cherbunin, A. V. Mikhailov, [et al.] // Phys.Rev. B. — 2014. — Vol. 89, issue 20. — P. 205308.A3. Influence of magnetic quantum confined Stark effect on the spin lifetimeof indirect excitons / P. Andreakou, A. V. Mikhailov, S. Cronenberger, D.Scalbert, [et al.] // Phys. Rev. B. — 2016. — Mar. — Vol. 93, issue 11. —P. 115410. — DOI: 10.1103/PhysRevB.93.115410.A4. Spin Faraday rotation spectrum in GaAs quantum well embedded in a planar microcavity / A.
V. Mikhailov, R. V. Cherbunin, K. V. Kavokin, P.Lagoudakis, [et al.] // Proceedings of 21st International Symposium “Nanostructures: Physics and Technology”. — Academic University Publishing,2013. — Pp. 192–193.A5. Dynamics of Kerr rotation and ellipticity at strong-to-weak coupling transition in a microcavity / A. V. Mikhailov, R. V. Cherbunin, N. E. Kopteva,K.
V. Kavokin, [et al.] // Proceedings of 22nd International Symposium“Nanostructures: Physics and Technology”. — Academic University Publishing, 2014. — Pp. 213–214.A6. Экспериментальное исследование осцилляций Раби методом времяразрешенного керровского вращения / А. В. Михайлов, Н. Е. Коптева,Р. В. Чербунин, И. В. Игнатьев [и др.] // Труды XIX Международногосимпозиума «Нанофизика и наноэлектоника».
Т. 2. — 2015. — С. 577—578.72Список литературы1. Физическая энциклопедия / под ред. А. М. Прохоров. — М. : Советскаяэнциклопедия, 1988.2. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Электродинамикасплошных сред. — М. : Наука, 1982.3. Vacuum Rabi splitting as a feature of linear-dispersion theory: Analysis andexperimental observations / Y.
Zhu, D. Gauthier, S. E. Morin, Q. Wu, [etal.] // Phys. Rev. Lett. — 1990. — Vol. 64, no. 21. — P. 2499.4. Observation of the coupled exciton-photon mode splitting in a semiconductor quantum microcavity / C. Weisbuch, M. Nishioka, A. Ishikawa, Y.Arakawa // Phys. Rev. Lett. — 1992. — Vol. 69, issue 23. — Pp. 3314–3317.5. Microcavities / A.
Kavokin, J. Baumberg, G. Malpuech, F. Laussy. — OUPOxford, 2007. — (Series on Semiconductor Science and Technology). —ISBN 9780191620737.6. The Physics of Semiconductor Microcavities / ed. by B. Deveaud.—WILEY-VCH, 2007.7. Exciton Polaritons in Microcavities / ed. by V. Timofeev, D. Sanvitto. —Springer, 2012.
— (Springer series in solid-state sciences).8. Radiative decay rate of excitons in square quantum wells: Microscopic modeling and experiment / E. S. Khramtsov, P. A. Belov, P. S. Grigoryev, I. V.Ignatiev, [et al.] // J. Appl. Phys. — 2016. — Vol. 119, no. 18.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
