Нестационарная оптическая спектроскопия процессов релаксации электронной подсистемы полупроводниковых квантовых точек

• Автор: Леонов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Оптическая спектроскопия квантовых точек

1.1. Квантовые точки

1.1.1. Определение

1.1.2. Типы квантовых точек

1.1.3. Применение квантовых точек

1.1.4. Эффект размерного квантования

1.1.5. Режим сильного конфайнмента

1.1.6. Режим слабого конфайнмента

1.2. Механизмы релаксации электронной подсистемы квантовых
точек
1.2.1. Релаксация носителей заряда с участием акустических
фононов
1.2.2. Релаксация носителей заряда с участием оптических
фононов. Когерентное взаимодействие
1.2.3. Оже-релаксация носителей заряда
1.2.4. Релаксация носителей заряда с участием дефектов
1.3. Оптические методы исследования квантовых точек
1.3.1. Метод фотонного эха
1.3.2. Когерентный контроль вторичного свечения
1.3.3. Выжигание провалов
1.3.4. Спектроскопия одиночной квантовой точки
1.4. Методы расчета оптических процессов в квантовых точках
1.4.1. Взаимодействие оптического излучения с электронной
подсистемой квантовой точки
1.4.2. Матричные элементы оптических переходов в кванто-
вых точках
1.4.3. Формализм матрицы плотности
Глава 2. Нестационарное поглощение квантовых точек
2.1. Введение
2.2. Межзонное поглощение энергии зондирующего импульса
2.2.1. Схема поглощения света при вырожденных переходах
2.2.2. Схема поглощения света при невырожденных межзон-
ных переходах и)ри > шрг
2.2.3. Схема поглощения света при невырожденных межзон-
ных переходах и)ри < шрг
2.2.4. Поглощение энергии импульса зондирования ансамблем квантовых точек с распределением по размерам
2.3. Внутризонное поглощение энергии импульса зондирования
2.3.1. Схема поглощения света при каскадных межзонно-
внутризонных переходах
2.3.2. Схема поглощения света при смежных межзонно-внут-
ризонных переходах
2.3.3. Схема поглощения света при перекрестных межзонно-
внутризонных переходах
2.3.4. Схема поглощения света при вложенных межзонно-
внутризонных переходах
2.3.5. Поглощение энергии импульса зондирования ансамблем квантовых точек с распределением по размерам
2.4. Выводы
Глава 3. Нестационарная спектроскопия вторичного свечения
одиночных квантовых точек
3.1. Введение

3.2. Резонансная люминесценция
3.2.1. Анализ кинетики резонансной люминесценции
3.3. Термализованная люминесценция
3.3.1. Анализ кинетики термализованной люминесценции
3.4. Выводы
Заключение
Литература

1.2.4. Релаксация носителей заряда с участием дефектов
В работе [69] был предложен следующий механизм релаксации, суть которого заключается в испускании электроном поперечных акустических фононов при туннелировании из квантовой точки на дефект и обратно. Вычисления показали, что такое взаимодействие электрона с дефектом может приводить к релаксации со скоростью, большей Ю10 с-1. В данном расчете скорости релаксации использовалось полуклассическое описание кристаллической решетки, которое является справедливым, когда температура системы, выраженная в энергетических единицах, превышает высоту потенциального барьера при переходе из квантовой точки на дефект. Однако большинство экспериментов с квантовыми точками проводится при криогенных температурах, где полуклассическое приближение неприменимо. В этом случае необходим квантовомеханический расчет, который был выполнен в работе [70]. Было рассмотрено взаимодействие сферической квантовой точки, обладающей двумя электронными состояниями, с одноуровневым точечным дефектом. В том случае, когда значения температуры низкие, энергии электрона недостаточно для перехода на дефект, чтобы попасть на него, электрон должен туннелировать. Как показал расчет при температуре 0 К, когда расстояние от квантовой точки до дефекта составляет 10 нм, скорость переходов с возбужденного состояния квантовой точки на состояние дефекта и обратно с дефекта на основное состояние квантовой точки составляет соответственно 1013 и Ю10 с-1. Для обратных переходов требуется дополнительная энергия, поэтому их скорости меньше чем для прямых. При увеличении расстояния между квантовой точкой и дефектом в 2 раза, скорость обратного перехода снижается до 105 с“1.