Диссертация (1149960), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Достоверность теоретического моделирования подтверждается хорошим совпадениемс экспериментальными данными. Результаты хорошо согласуются с научнымиработами других авторов.8Апробация работы. Основные результаты работы были представленыавтором в следующих докладах на конференциях:– A. V. Mikhailov, R. V. Cherbunin, K. V. Kavokin, P. Lagoudakisand A. V. Kavokin.
Spin Faraday rotation spectrum in GaAs quantumwell embedded in a planar microcavity. 21st International Symposium“Nanostructures: Physics and Technology”. St Petersburg, Russia, June24–28, 2013.– A. V. Mikhailov, R. V. Cherbunin, N. E. Kopteva, K. V. Kavokin,P. Lagoudakis and A. V. Kavokin. Dynamics of Kerr rotation and ellipticityat strong-to-weak coupling transition in a microcavity. 22nd InternationalSymposium “Nanostructures: Physics and Technology”. St Petersburg,Russia, June 23–27, 2014.– А.
В. Михайлов, Н. Е. Коптева, Р. В. Чербунин, И. В. Игнатьев,А. В. Кавокин. Экспериментальное исследование осцилляций Раби методом время-разрешенного керровского вращения. XIX Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектоника». Нижний Новгород,Россия, 10-14 марта, 2015.– A. V. Mikhailov, R. V. Cherbunin, N. E. Kopteva, K. V. Kavokin,I. V. Ignatiev, P. Lagoudakis and A. V. Kavokin. Dynamics of Kerr rotationand ellipticity at strong-to-weak coupling transition in a microcavity.8th Russian-French Workshop on Nanosciences and Nanotechnologies.Montpellier, France, May 20–22, 2015.Личный вклад. Автор проводил эксперименты по фотоиндуцированному керровскому вращению в микрорезонаторе совместно с Р.
В. Чербуниными Н. Е. Коптевой, анализировал полученные результаты и проводил их подготовку к публикации. Автор создавал установку для изучения спиновой динамики в двойных квантовых ямах совместно с М. Владимировой, D. Scalbert,M. Nawrocki и S. Cronenberger, проводил эксперименты на этой установке, осуществлял подготовку полученных результатов для публикации.Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в шести статьях [A1—A6], из которых три статьи изданы в журнале Physical reviewB, индексируемом в базе данных РИНЦ и в международных библиографиче-9ских базах данных Web of Science и Scopus [A1–A3], и три — в материалахконференций [A4—A6].Объем и структура работы. Работа состоит из введения, четырех глави заключения.
Полный объём работы составляет 85 страниц с 14 рисункамии 1 таблицей. Список литературы содержит 71 наименование.10Глава 1. Развитие исследований оптической и спиновой динамикиэкситонов (обзор литературы)Исследования быстропротекающих процессов в полупроводниковых гетероструктурах активно развиваются в последние три десятилетия.
С одной стороны, они стимулированы различными практическими применениями гетероструктур, прежде всего, в обработке, передачи и хранении информации. Требования к скорости обработки и передачи информации все время возрастают, поэтому актуальными стали методы оптического контроля и управления свойствами гетероструктур. Развитие техники эксперимента, в частности, импульсныхлазеров, в 80-х годах прошлого столетия позволило проводить экспериментальные исследования динамики оптических возбуждений с субпикосекундным временным разрешением. Параллельно совершенствовались методы выращиваниягетероструктур, что дало возможность создавать структуры с требуемым энергетическим спектром состояний носителей и экситонов. Создание высокодобротных микрорезонаторов позволило также резко увеличить взаимодействиесо светом за счет перенормировки спектра фотонных состояний. Это привелок открытию целого ряда новых физических эффектов, таких как гигантскоевакуумное расщепление Раби, поляритонный лазер, Бозе-конденсация поляритонов и др.С начала 2000-х годов резко возрос интерес к когерентным и поляризованным состояниям в полупроводниковых гетероструктурах.
Оформилось новое научное направление, названное "спинтроника". Предложено много схем, вкоторых поляризованный свет рассматривается как переносчик информации, аполяризованные по спину носители и экситоны — как система для хранения и/или обработки информации. Разработаны эффективные методы исследованиядинамики спиновых состояний носителей в полупроводниковых гетероструктурах. Среди них особую роль занимают методы, основанные на возбужденииисследуемого образца короткими импульсами накачки (pump) и зондированииоптических свойств образца с помощью других импульсов (probe), приходящихна образец с варьируемой задержкой.
Поляризации лучей накачки и зондирования выбираются по отдельности и могут быть любыми. Этот метод, названный11методом накачки-зондирования (pump-probe), оказался очень эффективным иактивно используется для исследования спиновой динамики.1.1 Исследования динамики намагниченности вещества спомощью время-разрешенных эффектов Фарадея и КерраМногие вещества, помещенные в магнитное поле, изменяют свои оптические свойства. Большинство таких эффектов, называемых магнитооптическими, являются следствием расщепления энергетических уровней системы вмагнитном поле (эффект Зеемана). Основным проявлением магнитооптическихэффектов является разного рода оптическая анизотропия вещества, т.е.
различие оптических свойств среды в зависимости от направления и поляризациисветовых волн [1]. Расщепленные в магнитном поле энергетические уровни образуют резонансные оптические переходы, чувствительные к поляризации иориентации волнового вектора света по отношению к магнитному полю. Из-заэтого, согласно соотношениям Крамерса-Кронига, для световых волн с соответствующей энергией фотонов изменяется комплексный показатель преломлениядаже вдали от резонансных частот.
Магнитоптическими эффектами являются, в частности, эффект Фарадея и магнитоптический эффект Керра. В общемслучае рассматривают изменение поляризации света, проходящего через вещество параллельно магнитному полю (для эффекта Фарадея), и отраженного отграницы намагниченного вещества (магнитоптический эффект Керра).Фарадеевское вращение — это вращение поляризации света при прохождении через вещество, возникающее благодаря ненулевой проекции намагниченности среды на ось распространения света. Керровское вращение поляризациирассматривается для света, отраженного от границы намагниченного вещества.Поляризация падающего света обычно предполагается линейной, но понятиеможно расширить и на эллиптическую (но не циркулярную) поляризацию, тогда измеряют угол поворота осей эллипса поляризации.
Возникает это явлениеиз-за изменения показателей преломления под действием продольного магнитного поля для двух циркулярных поляризаций распространяющегося света [2].12Керровское и фарадеевское вращение можно использовать в самых разных областях, как научных, так и чисто практических, но в большинстве случаев для этого необходимы большие величины углов поворота, в десятки градусови более. Поэтому возможность усиления эффекта представляет значительныйинтерес. Одним из способов этого достичь является усиление взаимодействиямежду светом и веществом. Оптические резонаторы для этой цели применяютсядостаточно давно. Так, в статье [3] экспериментально исследуется взаимодействие нескольких атомов бария и света в резонаторе. Измерено пропусканиерезонатора в зависимости от частоты при постоянной накачке и в зависимостиот времени — при импульсной.
Обнаружено, что если резонаторная мода совпадает по энергии с атомным переходом, то при увеличении количества атомовв резонаторе одна линия поглощения превращается в две. Это явление называется вакуумным расщеплением Раби. Также построена классическая модельпропускания света через резонатор, использующая подход многопучковой интерференции для резонатора с атомами внутри, имеющими линейные поглощение и дисперсию. Авторы утверждают, что такая модель находится в отличномсоответствии с их экспериментальными данными. При увеличении количестваатомов в резонаторе в этой линейной модели сначала наблюдается уширениепика пропускания (расстройка между энергиями резонаторной моды и атомного перехода равна нулю), и затем он превращается в два. График фазовогосдвига света после одного прохода через резонатор при этом превращается изнаклонной прямой (при отсутствии атомов в резонаторе) в кривую с двумяэкстремумами и тремя нулями (если за ноль взять сдвиг фаз на резонанснойчастоте), если в спектре пропускания два пика.1.2Экситонные поляритоны в микрорезонатореМногие явления в полупроводниках описывают с помощью квазичастиц.Одной из квазичастиц, способной к взаимодействию со светом, является экситон, т.е.
кулоновски связанная пара электрона и дырки. Экситоны разных типовсуществуют в объемных материалах и в различных наноструктурах, в частно-13сти содержащих квантовые ямы. При этом их свойства могут очень сильноразличаться. Экситон может распадаться с излучением фотона и образовываться при поглощении фотона, если позволяют правила отбора по угловомумоменту и закон сохранения импульса (или квазиимпульса).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
