Люминесценция индивидуальных квантовых точек в полумагнитных полупроводниках: поляронный эффект и флуктуации намагниченности

• Автор: Дорожкин, Павел Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание
1 Введение
2 Полумагнитные полупроводники и гетероструктуры на их основе. Магнитный полярон. Статистические флуктуации и флуктуационно-диссипационная теорема.

2.1 Полумагнитные полупроводники

2.2 Гетероструктуры на основе полумагнитных полупроводников

2.3 Магнитный полярон

2.4 Статистические флуктуации физических величин. Флуктуационно-диссипационная теорема

3 Методика эксперимента и исследуемые образцы

4 Поляронный эффект и флуктуации намагниченности магнитной примеси в одиночной квантовой точке (КТ): случай сильного обменного взаимодействия.

4.1 Спектры ФЛ индивидуальных п/м КТ в геометрии Фарадея

4.2 Энергия ЭМП в индивидуальной КТ. Теория и эксперимент.

4.3 Продольные и поперечные флуктуации намагниченности. Влияние на форму линии ФЛ
4.4 Продольные флуктуации магнитного момента и ширина линии ФЛ в геометрии Фарадея
4.5 Управление и контроль за намагниченностью ЭМП и ее продольными флуктуациями
4.6 Спектры ФЛ индивидуальных п/м КТ в геометрии Фойх-
та. Поперечные флуктуации намагниченности
4.7 Выводы
5 Флуктуации намагниченности магнитной примеси и спи-

новая релаксация носителей в одиночной полумагнитной квантовой точке: случай слабого обменного взаимодей-
ствия.
5.1 Спектры магнетофотолюминесценции индивидуальных КТ
в геометрии Фарадея. Два различных типа КТ
5.2 Точки 1-го типа (незаряженные КТ). Магнитный момент
и его флуктуации
5.3 Точки 2-го типа (отрицательно заряженные КТ)
5.4 Выводы
6 Заключение.
Список литературы.

1 Введение
Основной целью данной диссертационной работы является экспериментальное исследование спектров магнетофотолюминесценции индивидуальных полумагнитных квантовых точек (КТ) нанометровых размеров при низких температурах в высоких магнитных полях.
Отличительной особенностью полумагнитных полупроводников [1, 2) (п/м п/п) является наличие системы магнитной примеси, оказывающей существенное влияние на электрические, оптические и магнитные свойства материала. Носители заряда (электроны и дырки) связаны с магнитной системой главным образом через зр-(1 обменное взаимодействие. Такая связь влияет в первую очередь на спиновое состояние носителей и приводит к таким эффектам, как гигантское фарадеевское вращение плоскости поляризации света, гигантское зеемановское расщепление носителей, образование магнитных поляронов (МП) и др. [2].
В настоящее время наиболее востребованной особенностью полумагнитных полупроводников является возможность относительно легко контролировать и управлять спинами п/п носителей (электронов и дырок). Такие возможности открывают новые горизонты для быстроразвиваю-щейся области науки управления спином - т.н. "спинтроники". Использование спинового состояния носителя перспективно для реализации ц-бита и квантовых вычислений, а также для магнитной и/или магнитооптической памяти.
Особенно интересными объектами для дальнейшего развития спинтроники являются нульмерные системы, в которых движение частицы (электрона, дырки или экситона) эффективно заквантовано во всех трех направлениях. Такими объектами являются полупроводниковые квантовые точки и нанокристаллы нанометровых размеров. В настоящее время наиболее распространенной технологией приготовления нульмерных п/п объектов является рост самоорганизующихся слоев КТ [3]. В результа-

люминесценция КТ
оптическое
возбуждение
металлическая маска
0.75^П025^е -Ґ7>^-ГТ~.
Сс/Бе, 2.5М1.
2п075Мп0258е
В (Фарадей)

СаАя подложка
В (Фойхт)
Рис. 3: Схема оптического эксперимента по микрофотолюминесценции образца №
отсутствовала, и удавалось получать спектры фотолюминесценции с мез размером до 100 нм.
При исследовании спектров фотолюминесценции использовались низкие оптические накачки (<4 Вт/см2). Соответствующие величины детектируемого полезного сигнала были чрезвычайно малы - около одной десятой фотона в секунду на один канал ССБ-камеры в максимуме спектра. Для получения удовлетворительного сигнала время записи одного спектра должно было составлять 10-20 минут. В условиях низкой температуры и высокого магнитного поля, обеспечение пространственной стабильности всей системы (особенно криостата) представляло собой существенную проблему. За счет модификации магнитного криостата дрифт образца относительно возбуждающего пятна был сделан меньше чем 1 дм/мин, что позволило получать спектры необходимого качества.