Автореферат (1150797)

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

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Санкт-Петербургский государственный университет»На правах рукописиРыжов Иван ИгоревичСпектроскопия спиновых шумовполупроводниковых наноструктурСпециальность 01.04.07 —«Физика конденсированного состояния»Авторефератдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург — 2016Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:Запасский Валерий Сергеевич,д-р физ.-мат.

наук, ст. науч. сотр., вед. науч. сотр.лаборатории оптики спина им. И. Н. УральцеваСанкт-Петербургского государственного университета, г. Санкт-ПетербургОфициальные оппоненты: Баранов Александр Васильевич,д-р физ.-мат. наук, проф., проф. кафедры оптической физики и современного естествознания, заведующий лабораторией «Оптика квантовых наноструктур» Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики, г.

Санкт-ПетербургТрошин Александр Сергеевич,д-р физ.-мат. наук, доц., проф. физического факультета Российского государственного педагогическогоуниверситета им. А. И. Герцена, г. Санкт-ПетербургВедущая организация:Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-ПетербургЗащита диссертации состоится « »20 г. вчасов на заседании диссертационного совета Д 212.232.33 по защите диссертаций на соисканиеучёной степени кандидата наук, на соискание учёной степени доктора наук приСанкт-Петербургском государственном университете по адресу: 198504, г. СанктПетербург, Старый Петергоф, ул. Ульяновская, д. 1, малый конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, СанктПетербург, Университетская наб., д.7/9.

Диссертация и автореферат размещены насайте www.spbu.ru.Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по адресу: 198504, г. Санкт-Петербург, ул. Ульяновская, д. 1,на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 212.232.33 Поляничко А. М.Автореферат диссертации разослан « »20г.Ученый секретарьдиссертационного советаД 212.232.33, канд.

физ.-мат. наук, доц.Поляничко А. М.3Общая характеристика работыАктуальность темы. Настоящая работа посвящена исследованию полупроводниковых структур на основе арсенида галлия методом спектроскопии спиновых шумов. Полупроводниковые структуры в настоящее время играют важнейшую роль не только в узкоспециализированных приборах, но и в быту: на базеполупроводников реализованы интегральные схемы, устройства хранения информации, светодиоды, лазеры и множество других устройств, в том числе — подавляющее большинство вычислительных машин. В последнее время для решенияпроблемы быстродействия полупроводниковых вычислительных машин, основанных на зарядовой логике, предлагаются разнообразные подходы, связанные с переводом логической базы на иные физические принципы.

В частности, рассматриваются варианты реализации вычислительных процессов, основанные на нелинейных оптических явлениях или на плазмонных взаимодействиях в низкоразмерных структурах [1], а также на управлении спиновыми состояниями носителей [2].Всестороннее исследование свойств таких структур, без которого невозможно понимание физики происходящих в ней процессов и управление ими, представляетсобой важную экспериментальную и теоретическую задачу современной физики,на решение которой направлены многие оптические, электрические, магнитныеметоды исследований, в том числе и спектроскопические.

В работе был использован новый, стремительно развивающийся метод экспериментальных исследований парамагнитных сред — спектроскопия спиновых шумов (ССШ). Среди достоинств этой техники зачастую выделяют такие её свойства, как невозмущающийхарактер исследований; характерную обычно для нелинейной оптики эффективную зависимость сигнала от плотности мощности светового пучка (при сохранении линейности отклика); информативность получаемых сигналов в отсутствиемагнитного расщепления; нередко — экспериментальную простоту и некоторыедругие [3].

Несмотря на значительный рост количества работ, выполненных припомощи ССШ, на данный момент многие свойства и особенности этой техникиостаются нераскрытыми. Таким образом, актуальность данной работы обусловлена как высоким интересом к объектам исследования — полупроводниковым низкоразмерным структурам, так и необходимостью разработки и развития новогометода магнитооптических исследований.Целью данной работы является изучение принципиальных особенностейметода спектроскопии спиновых шумов и реализация его возможностей для ис-4следования оптических и магнитных свойств полупроводниковых структур на основе GaAs: объёмных слоёв -легированного GaAs и одиночной квантовой ямыGaAs/AlGaAs в брэгговском микрорезонаторе.Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующиезадачи:1.

Создать оптико-электронную установку, оборудованную источником когерентного излучения с перестраиваемой длиной волны, криостатом замкнутого цикла и регистрирующей схемой, позволяющей анализировать спектрышумов фарадеевского вращения и их зависимость от различных параметров системы, таких как температура образца, мощность зондирующего света,длина волны и др.2. Обнаружить шумовой поляриметрический отклик полупроводниковойструктуры и оптимизировать условия его наблюдения.3. Провести серию экспериментальных исследований методом спектроскопииспиновых шумов на нескольких образцах, в том числе:(а) исследовать спектры шумов фарадеевского вращения объёмных образцов -легированного GaAs в зависимости от плотности мощности и длины волны зондирующего света;(б) исследовать спектры шумов керровского вращения и эллиптичности иоптические спектры спиновых шумов микрорезонатора, содержащегоквантовую яму, в зависимости от температуры, приложенного магнитного поля, интенсивности зондирующего излучения и положения фотонной моды относительно материальных резонансов среды;(в) исследовать спектры шумов керровского вращения объёмных слоёв легированного GaAs в микрорезонаторе в зависимости от интенсивности, степени и знака эллиптичности зондирующего света и знака внешнего продольного магнитного поля, а также спектральный поляриметрический отклик на приложенное переменное магнитное поле.4.

Оценить эффективность использования различных схем регистрации в условиях высокой поляризационной экстинкции при различных плотностях мощности зондирующего света.5. Проанализировать и интерпретировать полученные результаты в рамках моделей, учитывающих:5(а) фазовые свойства отражения света от асимметричного микрорезонатора с резонансно поглощающим промежутком;(б) усиление поляриметрического сигнала при приближении к порогу автоколебаний в оптически нелинейном неустойчивом резонаторе;(в) динамический эффект Штарка, возникающий в среде, облучаемой эллиптически поляризованным светом высокой плотности мощности в области прозрачности среды;(г) оптическую поляризацию ядерной спиновой системы образца и процессеё релаксации, влияющий через поле Оверхаузера на прецессию флуктуаций электронной намагниченности.Основные положения, выносимые на защиту:1.

Чувствительность метода спектроскопии спиновых шумов и доступный длярегистрации сигнала диапазон длин волн могут быть значительно увеличены за счёт использования геометрии высокой поляризационной экстинкции.Чувствительность резко возрастает при помещении исследуемой структурыв микрорезонатор. В частности, применение последнего подхода позволяет осуществлять регистрацию спектра спиновых шумов в низкоразмерныхструктурах, что продемонстрировано на примере шумовой спектроскопииодиночной квантовой ямы.2. Асимметричный резонатор с поглощающим промежутком благодаря нетривиальному поведению фазы отражённого от него света характеризуется резким изменением поляриметрической чувствительности к флуктуациям гиротропии межзеркальной среды в зависимости от величины поглощения в промежутке.

Это поведение ярко проявляется в оптических спектрах спиновыхшумов градиентного микрорезонатора, содержащего квантовую яму.3. В оптически неустойчивом резонаторе, межзеркальная среда которого обнаруживает нелинейный отклик на электромагнитное поле высокой плотности,возможно возникновение режима автоколебаний, при приближении к которому отклик на изменение гиротропии многократно возрастает. Модельныйучёт автоколебаний в такой системе позволяет описать как наблюдаемуюбимодальность спектра спиновых шумов градиентного микрорезонатора сквантовой ямой в области отрицательных отстроек, так и возникновение гиганстких шумов в области антипересечения фотонной моды и материальныхрезонансов среды.64.

Циркулярно поляризованный свет, длина волны которого лежит в областипрозрачности среды, при высокой плотности мощности пучка действует наэлектронную подсистему образца подобно магнитному полю. Магнитометрические возможности спектроскопии спиновых шумов позволяют исследовать свойства этого эффективного «оптического» поля и приписать его возникновение динамическому эффекту Штарка.5. Метод спектроскопии спиновых шумов позволяет непосредственно регистрировать процессы накачки и релаксации ядерной поляризации. Зондирование ядерной спиновой системы при этом может носить в зависимости отконтролируемых условий эксперимента как невозмущающий характер, так иприводить к оптической ориентации ядер благодаря остаточному поглощению.Научная новизна:1.

Впервые получены спектры спиновых шумов одиночной квантовой ямы вмикрорезонаторе, исследована их зависимость от температуры, мощностизондирующего света, приложенного магнитного поля и величины отстройкифотонной моды от положения материальных резонансов.2. Свойства отражения асимметричного микрорезонатора с поглощающим промежутком впервые были экспериментально исследованы методом спектроскопии спиновых шумов.3. Выполнено оригинальное экспериментальное и теоретическое исследованиеоптически неустойчивого резонатора методом спектроскопии спиновых шумов и построена модель возникающих в нём автоколебаний, приводящих кмногократному усилению поляриметрического отклика структуры.4.

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