Оптические и фотогальванические эффекты в объемных полупроводниках и двумерных структурах

• Автор: Шалыгин, Вадим Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 294 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Ориентация спинов электрическим током и индуцированная током оптическая активность в теллуре
1.1. Феноменологическое описание индуцированной током оптической активности в гиротропном кристалле
1.2. Экспериментальные исследования индуцированной током оптической активности в теллуре
1.3. Микроскопическая модель индуцированной током оптической активности в теллуре
1.4. Спиновая ориентация дырок при протекании тока в теллуре
1.5. Модулятор света на основе индуцированной током оптической

активности в теллуре
1.6. Резюме по первой главе
Глава 2. Циркулярный эффект фотонного увлечения и магнито-
фотогальванический эффект в двумерных структурах
2.1. Фототоки в однородных образцах при однородном
возбуждении
2.2. Циркулярный эффект увлечения электронов фотонами в квантовых ямах (11 ОЬОаАБ/'АЮаАз
2.3. Циркулярный эффект увлечения электронов фотонами в
графене
2.4. Магнито-фотогальванический эффект в квантовых ямах (ООЦ-СаАз/АЮаАь

2.5. Магнито-фотогальванический эффект в квантовых ямах HgTe/HgCdTe
2.6. Резюме по второй главе 13g
Глава 3. Модуляция света и фотолюминесценция в квантовых ямах
3.1. Дву лучепреломление и оптическое поглощение в квантовых
ямах GaAs/AlGaAs в латеральном электрическом поле
3.2. Модуляция оптического поглощения квантовых ям GaAs/AlGaAs в поперечном электрическом поле
3.3. Фотолюминесценция в трехуровневых квантовых ямах InGaAs/AlGaAs ступенчатой формы
3.4. Резюме по третьей главе
Глава 4. Терагерцовая электролюминесценция в объемных
полупроводниках и наноструктурах
4.1. Терагерцовая электролюминесценция в напряженной микроструктуре p-GaAsN/GaAs
4.2. Терагерцовая электролюминесценция в квантовых ямах л-GaAs/AlGaAs
4.3. Эмиссия терагерцового излучения в эпитаксиальных слоях
л-GaN в сильных электрических полях
4.4. Эмиссия терагерцового излучения горячими двумерными электронами в гетеропереходе GaN/AlGaN
4.5. Резюме по четвертой главе
Заключение
Список цитируемой литературы
Список публикаций автора по теме диссертации

Введение
Актуальность темы. Современная оптоэлектроника базируется на самых разнообразных оптических, фотоэлектрических и фотогальванических явлениях. Обнаружение новых эффектов при воздействии на полупроводниковые структуры оптического излучения, электрического и магнитного полей открывает новые функциональные возможности, ведет к созданию более совершенных приборов. При взаимодействии света с веществом важны не только интенсивность и спектральный состав излучения, но также и его поляризационные характеристики. Исследование поляризационных зависимостей оптических и фотогальванических эффектов дает широкие возможности для изучения симметрии и микроскопических свойств электронной системы в полупроводниковых структурах.
Физика полупроводниковых структур с пониженной размерностью -актуальное и быстро развивающееся направление в области физики полупроводников. В диссертационной работе большая часть исследований проведена на структурах с двумерным электронным газом. В наноструктурах с квантовыми ямами, в одиночных гетеропереходах с двумерными электронами, в графене возникает целый ряд физических явлений, которые невозможно наблюдать в объемных материалах. В значительной степени это обусловлено более низкой симметрией двумерных полупроводниковых структур по сравнению с объемными полупроводниками [1,2].
В последнее десятилетие широко ведутся исследования спиновых явлений в полупроводниках и наноструктурах: изучаются особенности спин-орбитального взаимодействия, спиновая динамика электронов и дырок, процессы передачи углового момента фотона электронной системе [3]. Кроме традиционных исследований по оптической ориентации спинов носителей заряда [4] проводятся также эксперименты, нацеленные на изучение спинового эффекта Холла и спиновой ориентации носителей заряда под действием электрического тока [3]. Отметим, что начало данному направлению положили наши приоритетные работы [А1, А2], в которых сообщалось об экспериментальном обнаружении

Рис. 1.8. Температурная зависимость ИТОА в теллуре [А4]. Образец 163, Я = 10.6 цт. Сплошные линии - расчет для различных значений параметра рассеяния п:
1 - -1/2, 2 - 0, 3 - +1/2, 4 - +3/2 (см. п. 1.3).
сильную температурную зависимость эффекта: при переходе от азотной температуры к Т— 350 К удельная величина поворота плоскости поляризации, вызванного током, уменьшается в 6 раз.
1.3. Микроскопическая модель индуцированнои током оптической активности в теллуре
Дадим описание микроскопического механизма ИТОА, основываясь на теоретической модели, развитой Е.Л. Ивченко и Г.Е. Пикусом в [А2]. Рассмотрим кристалл теллура с пространственной группой симметрии 034, содержащей правую винтовую ось 3-го порядка С3. Такой кристалл обладает ЕОА, причем вращает плоскость поляризации света вправо [36]. В результате теоретических