Особенности взаимодействия мощных ультракоротких лазерных импульсов с экситонами в квантовых нитях и точках

• Автор: Лясковский, Владимир Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Глава I. Экситонные состояния в квазиодномерных и квазинульмерных

полупроводниковых структурах (обзор литературы)

§1.1. Экситоны в полупроводниковых структурах с пониженной размерностью.

Эффект диэлектрического усиления

§1.2 Нелинейные оптические эффекты при высоких уровнях оптического

возбуждения в объемных полупроводниках и полупроводниковых

наноструктурах

§1.3 Эффекты двухфотонного поглощения и самодефокусировки в объемных

полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах

§1.4. Методы получения полупроводниковых квазиодномерных и

квазинульмерных структур

Глава II. Нелинейное поглощение и преломление света в коллоидном растворе
квантовых точек СбЭе/гиБ при резонансном двухфотонном возбуждении
§2.1 Схема установки и исследуемые образцы
§2.2 Спектры пропускания, фотолюминесценции и возбуждения
фотолюминесценции квантовых точек С(Ке/2п8
§2.3 Измерение коэффициента двухфотонного поглощения в квантовых точках
Ссйе/гпБ при резонансном возбуждении
§2.4 Измерение нелинейного изменения показателя преломления в коллоидном
растворе квантовых точек СбБе/гпЗ в толуоле
Глава III. Аномальное поглощение в коллоидном растворе квантовых точек
СсйеЖпЗ при высоких уровнях возбуждения
§3.1 Схема установки
§3.2 Экспериментальные результаты и их обсуждение

Глава IV. Нелинейно-оптические свойства экситонов в квантовых нитях
полупроводник (СбБе) - диэлектрик (АІ2О3)
§4.1. Исследуемые образцы и экспериментальная установка
§4.2. Спектры фотолюминесценции квантовых нитей СбБе, кристаллизованных
в наноканалах АІ2О3, при высоких уровнях оптического возбуждения
Заключение
Список литературы

Актуальность работы. Нелинейные оптические явления в квантовых точках (КТ) и нитях (КН) представляют интерес, как с точки зрения определения различных физических свойств наноструктур, так и с точки зрения их возможного применения в оптоэлектронике (оптические переключатели, ограничители интенсивности света, насыщающиеся поглотители для модуляции добротности и синхронизации мод лазеров и т.д.). Следует отметить, что именно изучение нелинейных оптических свойств КТ Сбве в стеклянной матрице позволило впервые обнаружить усиление и лазерную генерацию на квантовых точках.
При взаимодействии ультракоротких импульсов света с экситонами в полупроводниковых КТ могут возникать два вида нелинейности, определяемые связанными и свободными электронами. При взаимодействии световых полей высокой напряженности со связанными электронами безынерционные (классические) нелинейности в прозрачной среде (квадратичные, кубические и т.д.), определяющие зависимость поляризации от амплитуды светового поля, ответственны за процессы генерации гармоник в КТ, многофотонное поглощение, фокусировку и дефокусировку лазерного луча. Динамические, резонансные, гигантские нелинейности, возникающие при возбуждении носителей за счет резонансного поглощения света в квантовых точках, связаны с доминирующим эффектом заполнения состояний. При этом значительные нелинейные изменения поглощения и преломления могут быть использованы для управления светом с помощью света, например для создания оптических бистабильных систем.
В полупроводниковых КН, структурах, в которых экситоны и электроны могут двигаться только в одном направлении, экситоны начинают доминировать в спектрах поглощения и люминесценции. В квантовых нитях, вследствие ограничения движения, уменьшается среднее растояние между электроном и дыркой, что приводит к увеличению энергии их кулоновского взаимодействия и таким образом, увеличению энергии связи экситонов. В типичных полупроводниковых КН размерное квантование может приводить к увеличению энергии связи экситона в несколько раз (до 20-30 мэВ) по сравнению с соответствующим объемным полупроводником. Энергию связи экситона можно значительно увеличить, если заменить барьерный полупроводниковый материал

Рис.2.8 Схема расщепления уровня lS(e)lS3/2(h) и образования «dark» и «bright» экситонов. Синей стрелкой показано однофотонное возбуждение, зеленой стрелкой показана фотолюминесценция, а красными стрелками показано двухфотонное возбуждение.