Исследование структурных и оптических характеристик InGaAs квантовых точек для создания миниатюрных неклассических излучателей

• Автор: Гайслер, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ АСМ - атомно - силовая микроскопия ФЛ - фотолюминесценция МФЛ - микрофотолюминесценция ЭЛ - электролюминесценция МЛЭ - молекулярно - лучевая эпитаксия ДБЭ - дифракция быстрых элекронов МОГФЭ - металлоорганическая газофазная эпитаксия КТ - квантовая точка КЯ - квантовая яма СС - смачивающий слой
СЭМ - сканирующая электронная микроскопия
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
СТМ - сканирующая туннельная микроскопия
ВАХ — вольт - амперная характеристика
РБО - распределенный брэгговский отражатель
ПВО - полное внутреннее отражение
ИОФ - излучатель одиночных фотонов
ИФП - излучатель фотонных пар, запутанных по поляризации
ЛВР - лазер с вертикальным резонатором
НВТ - интерферометр Ханбери - Брауна и Твисса
МХМ - одномерная модель характеристических матриц
МСМ - трехмерная модель собственных мод
МКЭ - метод конечных элементов
КРВО - метод конечных разностей во временной области

МС - монослой
ЛАО — локальное анодное окисление с использованием метода атомно микроскопии
ПХТ - плазмохимическое травление РИТ - реактивное ионное травление ФИП - фокусированные ионные пучки ЭЛЛ - электронная литография БМР - Брэгговский микрорезонатор ФК - фотонный кристалл
ФКМР — микрорезонатор на основе фотонных кристаллов
ШГМР - микрорезонатор, поддерживающий моды шепчущих галерей
К'А — числовая апертура
ао - постоянная кристаллической решетки
еч - компоненты тензора деформации
0(1,V - угол расходимости излучения по уровню 1 / е2 плотности мощности О - добротность моды
эффективный диаметр моды Ье//~ эффективная длина моды Уе$- эффективный объем моды Рр - фактор Парселла
Еуас - напряженность электрического поля вакуума 8р - вектор Пойнтинга Е - напряженность электрического поля Н- напряженность магнитного поля О - индукция электрического поля
силовой

В - индукция магнитного поля Я- длина волны
сОстчу - резонансная частота, частота моды
Высуну - ширина резонанса
е - диэлектрическая проницаемость
ео - диэлектрическая проницаемость вакуума
п - показатель преломления
* ^ п - комплексный показатель преломления
к - коэффициент экстинкции
0[(аЬ1 - частота Раби осцилляций
С$ск - критерий режима сильной связи
Чех1етЫ ~ внешняя квантовая эффективность
Чт1ета1 - внутренняя квантовая эффективность
ЦехтиМж - коэффициент ВЫВОДИ ИЗЛуЧеНИЯ
РсоирЫ - эффективность связи фотона с ф)шдаментальной модой
г]соп/ - конфигурационный параметр фундаментальной моды
Ом - диаметр микрорезонатора
Б а - диаметр апертуры
N■1'- число пар четверть-волновых слоев, образующих верхнее зеркало микрорезонатора Ив - число пар четверть-волновых слоев, образующих нижнее зеркало микрорезонатора Кос - эффективность оптического ограничения Ксс - эффективность токового ограничения X - экситонное состояние в квантовой точке XX - биэкситонное состояние в квантовой точке
Х+— трионное состояние в квантовой точке (один электрон, две дырки)

ляющей - прямого Кулоновского взаимодействия, эффекты обменного взаимодействия будут рассмотрены позже.
Энергия прямого Кулоновского взаимодействия для двух частиц, локализованных в КТ, задается выражением [6,102, 112]:
где г,у = е для электронов и /г для дырок, £■,£&- диэлектрическая проницаемость среды и вакуума, д„ ц, - заряды частиц, 4х,, 4х, - их волновые функции.
На рис. 1.2.1а приведено схематическое изображение экситонных комплексов Х~,
В (1.2.4) - (1.2.6) предполагается, что энергии С*ее , С*е/, и С*/,/, одинаковы для всех типов экситонных комплексов КТ, что является, конечно же, значительным упрощением данной модели.
Энергия связи экситона Еь,„а(Х) задается разницей энергий электронно-дырочной пары и энергией экситона:
(1.2.3)
XX, X, Х+, а также схемы Кулоновского взаимодействия для данных комплексов (нижняя
часть рисунка).
В соответствии с этой схемой и (1.2.3), энергия экситона будет задаваться:
£(Х) = Е(е) + Е(И) + С*еН
(1.2.4)
Энергия биэкситона:
£(ХХ) = 2 Е(е) + 2 Е(К) + С*ее + 4 С*л + С*нн
(1.2.5)
Энергии трионов:
Е(Х+) = Е(е) + 2 Е(К) + 2С*е1, + С*ы, Е(Х') = 2Е(е) + Е(Н) + С* ее + 2 С*еИ
(1.2.6)
(1.2.7)