Интегрально-оптическая абсорбционная спектроскопия полупроводниковых наногетероструктур

• Автор: Бакшаев, Илья Олегович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 98 с. : ил.

Оглавление
Введение
Цель диссертационной работы
Научная новизна
Практическая значимость
Положения, выносимые на защиту
Апробация работы
Публикации
Глава 1. Методика абсорбционной спектроскопии
Интегрально-оптическая абсорбционная спектроскопия
Дифференциальная интегрально-оптическая абсорбционная спектроскопия
Выводы
Глава 2. Наногетероструктуры с одиночной квантовой ямой
Опытные образцы
Экспериментальные результаты
Теоретический расчет гетероструктуры
Выводы
Глава 3. Наногетероструктуры с 10-ю слоями несвязанных квантовых точек
Опытные образцы
Экспериментальные результаты
Поляризационные особенности излучения
Сравнение особенностей поглощения КТ и КЯ
Выводы
Глава 4. Наногетероструктуры с 3-мя слоями связанных квантовых точек
Опытные образцы
Экспериментальные результаты
Анализ спектров дифференциального поглощения
Выводы
Глава 5. Амплитудная и частотная модуляция света в квантоворазмерных гетероструктурах на основе эффекта Штарка
Постановка задачи
Амплитудная модуляция (АМ)
Частотная модуляция (ЧМ)
Выводы
Заключение
Список использованной литературы

Введение
В настоящее время активно развивается новое направление научных исследований -интегральная нанофотоника. Это направление возникло на стыке интегральной оптики и физики наногетероструктур и занимается исследованием и применением процессов генерации, распространения и поглощения света в волноводных гетероструктурах, содержащих квантоворазмерные элементы, такие как, например, квантовые ямы (КЯ) и квантовые точки (КТ).
Одно из перспективных направлений интегральной нанофогоники - микроволновая фотоника, которая подразумевает создание элементной базы для изготовления устройств волоконно-оптической и беспроводной связи на основе использования оптических элементов для формирования модулированного СВЧ сигнала [1]. Преимущества данной концепции состоят в возможности получения электромагнитного излучения любых частот дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов из оптического излучения, модулированного на этих частотах, с возможностью усиления по оптической частоте с высоким КПД и низкими потерями.
Хорошо известно, что для изготовления, приемо-передающих устройств необходимо наличие таких важнейших функциональных элементов, как генератор (гетеродин) и модулятор. Если- говорить об этих элементах с точки зрения интегральной нанофотоники, генератором и гетеродином может стать лазер, работающий в режиме генерации коротких оптических импульсов, таком как синхронизация мод [2] или модуляция добротности [3]. Для реализации этих режимов необходимо наличие помимо источника лазерного излучения, ещё и насыщающегося поглотителя- [4]. Совершенно очевидно, что для четкого понимания физических принципов функционирования насыщающегося поглотителя и оптимизации его работы необходимо подробное исследование особенностей поглощения.
Для работы амплитудного, частотного и (разового модулятора могут быть использованы принципы быстрого изменения поглощения в полупроводниковых наногетероструктурах, например, за счет квантоворазмерного эффекта Штарка.
Из этих соображений становится понятно, что необходимость определения с высокой точностью абсолютного коэффициента поглощения и особенностей его изменения под действием поля является актуальной задачей при разработке светоизлучающих и поглощающих приборов на основе полупроводниковых волноводных

е1 (33 meV)
1,42 eV
hh1 (8 meV) hh2 (32 meV)
hh3 (71 meV) hh4 (123 meV) hh5 (180 meV)
GaAs
85 A
1,15 eV
GaJnAs, x = 0
88 meV
186 meV
Ih1 (129 meV) Ih2 (185 meV)
GaAs
Puc. 20 Зонная структура и положения уровней напряженной квантовой ямы, рассчитанная теоретически с учетом деформации.
Reverse
—Т-1-1-1-1-1 |-,-1-, |-
1,16 1,18 1,20 1,22 1,24 1,26 1,28 1,30 1,32 14 V
Energy (eV) Theory
Рис. 21 Вычисленное теоретически положение оптических переходов на экспериментальном спектре поглощения, рассчитанных теоретически с учетом
деформации.