Эффект фотонной лавины в кристаллах и наноструктурах: каскадная ап-конверсия, оптическое переключение и пробой

• Автор: Левицкий, Руслан Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЭФФЕКТ ФОТОННОЙ ЛАВИНЫ В КВАНТОВЫХ ЯМАХ
1.1. Введение
1.2. Фотонная лавина в легированных квантовых ямах: ап-конверсия и
ЭФФЕКТ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
1.2.1. Модель эффекта фотонной лавины в легированной квантовой яме
1.2.2. Вероятности переходов оже-типа 31 -> 22 и скорости межподзонной релаксации электронов в квантовой яме
1.2.3. Уравнения баланса для заселенностей электронов в подзонах размерного квантования
1.2.4. Результаты численного решения уравнений баланса и их обсуждение

1.3. Каскадно-лавинная ап-конверсия и генерация неравновесных
ЭЛЕКТРОН-ДЫРОЧНЫХ ПАР В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ ТИПА II С ГЛУБОКИМИ КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ
1.3.1. Модель каскадно-лавинной ап-конверсии в квантовой яме типа II
1.3.2. Фотопереходы между состояниями электронов в квантовой яме и состояниями непрерывного спектра в валентной зоне
1.3.3. Уравнения баланса для заселенностей
1.3.4. Результаты численного решения уравнений баланса и их обсуждение

1.4. КАСКАДНО-ЛАВИННАЯ АП-КОНВЕРСИЯ И ГЕНЕРАЦИЯ НЕРАВНОВЕСНЫХ
ЭЛЕКТРОН ДЫРОЧНЫХ ПАР В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ ТИПА IС ГЛУБОКИМИ КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ
1.4.1. Модель каскадно-лавинной an-конверсии в квантовой яме типа I
1.4.2. Вероятность двухфотонного переходаpi~*l
1.4.3. Уравнения баланса для заселенностей
1.4.4. Результаты численного решения уравнений баланса и их обсуждение
1.5. Выводы К ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. ИОНИЗАЦИЯ ГЛУБОКИХ КВАНТОВЫХ ЯМ: ЭФФЕКТ ОПТИЧЕСКОГО ТРАМПЛИНА
2.1. ВВЕДЕНИЕ.

2.2. Модель оптического трамплина в квантовой яме
2.3. Вероятность переходов 22 + йсо —*
2.4. Уравнения баланса заселенностей электронов
2.5. Результаты численного решения уравнений баланса и их обсуждение
2.6. Выводы к главе
ГЛАВА 3. ЭФФЕКТ МНОГОФОТОННОЙ ЛАВИНЫ В ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ДИЭЛЕКТРИКАХ
3.1. Введение
3.2. Модель многофотонной лавины
3.3. Уравнения баланса для заселённостей зон
3.4. Результаты численного решения уравнений баланса и их обсуждение
3.5. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Изучение оптических эффектов, характеризуемых высокой степенью нелинейности, представляет большой интерес, как с научной, так и с практической точки зрения. К настоящему моменту далеко не исчерпан* круг механизмов, отвечающих за такие явления. Результаты исследования процессов с высокой степенью нелинейности позволяют получать новую информацию об электронных и колебательных возбуждениях в конденсированных средах и.* о процессах релаксации возбуждений. На основе механизмов, обусловливающих высокую степень оптической нелинейности, возможно решение ряда прикладных задач. Среди них - управление светом с помощью света в затворах, модуляторах, логических ячейках, используемых в качестве функциональных элементов оптических коммуникационных и вычислительных систем, длинноволновая накачка лазеров, генерирующих в коротковолновом'оптическом и ультрафиолетовом диапазонах и т. д. Процессы высоких порядков играют важнейшую роль в актуальной проблеме оптической прочности прозрачных материалов.
Настоящая диссертация посвящена исследованию нелинейных оптических явлений типа так называемого эффекта фотонной лавины (ЭФЛ). Механизм фотонной лавины может проявляться в различных системах и физических ситуациях. В частности, во многих практически важных случаях ЭФЛ обеспечивает высокую эффективность процессов ап-конверсии. В свою очередь, мы можем следуя работе [1], классифицировать процессы ап-конверсии следующим образом:
- каскадное поглощение - последовательное поглощение квантов накачки из основного и возбужденных состояний;
- безызлучательный перенос энергии, в результате которого суммируется энергия двух или нескольких взаимодействующих ионов, находящихся в одинаковых или различных состояниях;
Каскадное поглощение использовалось во многих работах для возбуждения люминесценции с частотой, большей, чем частота света накачки. Последо-

/, МВт/см2
Рис.13. Зависимость равновесных заселенностей от интенсивности света при однофотонных (а) и двухфотонных (б) переходах V —> 1 (сплошная линия - щ, штриховая — пунктирная - щ, штрих-пунктирная - пс)