Процесс формирования экситонов в GaAs и AlGaAs при нерезонансном оптическом возбуждении

• Автор: Кожемякина, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Список основных сокращений
КЯ - квантовая яма
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия ФЛ - фотолюминесценция ав _ боровский радиус экситона а0 — постоянная решетки
С - константа бимолекулярной реакции формирования экситонов
<ЛХ/Л^гт - темп бимолекулярной генерации экситонов (Ш/сЬ^п - темп ионизации экситонов
- энергия ФЛ свободного экситона Ег - ширина запрещенной зоны Ех - энергия связи экситона БХ - свободный экситон д - д-фактор Ьсо - энергия фотона
Ьсо ьо - энергия продольного оптического фонона
1РЬ - интенсивность фотолюминесценции
/ст+ - интенсивность ФЛ с поляризацией о +
7СТ- - интенсивность ФЛ с поляризацией а ~
Ь - суммарньш сигнал компонент /с+ и 1а- , т. е. интенсивность фотолюминесценции
/д - разностный сигнал между компонентами /ст+ и 1а-К - волновой вектор экситона кв - постоянная Больцмана А. - длина волны
ЪО-фонон - продольный оптический фонон

т - проекция углового момента дырок
п - концентрация неравновесных электронов
р - концентрация неравновесных дырок
а+ - правополяризованный свет
а~ - левополяризованный свет
Те/, - температура газа носителей заряда
Ьгаахвх - время, за которое фотолюминесценция связанного экситона достигает максимума
£тах^ ~ время, за которое фотолюминесценция свободного экситона достигает максимума
%1 - характерное время, описывающее рост полной плотности экситонов
т)0„ - время ионизации экситонов
- время связывания электрона и дырки в экситон т„г - время безызлучательной рекомбинации электронов ~ время излучательной рекомбинации электронов ХД1 - мольная доля алюминия в образцах А1баАэ X - концентрация экситонов Х+ - концентрация экситонов со спином +1 X- - концентрация экситонов со спином -1 Х0 - концентрация экситонов с волновым вектором К « О

Оглавление
Введение
Глава 1. Формирование экситонов в АЮаАэ
1.1. Механизмы формирования экситонов в
полупроводниках типа А3В
1.2. Кинетика формирования экситонов в АЮаАэ 24 при нерезонансном фотовозбуждении
1.3. Расщепление энергетических уровней спин-
ориентированных экситонов Глава 2. Методические вопросы исследования
2.1. Характеристика образцов
2.2. Методы исследования
2.3. Условия экспериментов и схемы установок
2.4. Методика измерения спинового расщепления
экситонов в спектрах нестационарной фотолюминесценции Глава 3. Наблюдение отрицательной циркулярной
поляризации ФЛ экситонов в слоях АЮаАэ, выращенных на СаАэ подложке
3.1. Экспериментальные результаты
3.2. Обсуждение результатов
Глава 4. Кинетика плотности экситонов в слоях СаАэ и
АЮаАэ, определенная методом спинового расщепления
4.1. Кинетика поляризованной фотолюминесценции
экситонов
4.2. Кинетика спинового расщепления экситонов
4.2.1. Экспериментальные результаты
4.2.2. Обсуждение результатов

быть учтены рекомбинация через центры безызлучательной рекомбинации, захват носителей заряда и экситонов на примеси, ФЛ связанных состояний и т.п.
Таким образом, измерение и описание кинетики формирования, релаксации и рекомбинации экситонов является сложной задачей. Ее можно упростить, если будет найден метод определения полной плотности экситонов. В следующем параграфе будет показано, что для этого может быть использовано наблюдение спинового расщепления экситонов.
§ 1.3. Расщепление энергетических уровней спин-ориентированных экситонов
Исследование спина заряженных носителей и экситонов началось в 1950-х годах [113-115] в опытах по оптической ориентации. Сущность эксперимента заключается в следующем. Фотоны циркулярно поляризованного света имеют проекцию углового момента на направление наблюдения + 1 (для правополяризованного света, а +) или - 1 (для левополяризованного света, о ~) . После поглощения фотона этот момент передается среде. При возбуждении циркулярно поляризованным светом с поляризацией о +, наблюдаемая степень циркулярной поляризации ФЛ, определяется следующим образом:
I + -/ _
Р = -Г -Г- (12)
1,'+1Г '
где /ст+ и 1С- - интенсивность, соответственно, право- и
левополяризованной ФЛ.
При возбуждении 100%-но поляризованным светом, наблюдаемая степень поляризации, как правило, оказывается