Экситоны и поляритоны в полупроводниковых квантовых ямах и микрорезонаторах

• Автор: Тартаковский, Александр Ильич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 97 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 Литературный обзор
1.1 Излучательная рекомбинация электрон-дырочной системы
в полупроводниковых квантовых ямах
1.1.1 Излучательные времена жизни экситонов в квантовых ямах
1.1.2 Влияние экситон-экситонного и экситон-электронного рассеяния на излучательную рекомбинацию экситонов
1.2 Полупроводниковые микрорезонаторы
1.2.1 Фотонные состояния
1.2.2 Микрорезонаторные поляритоны
1.2.3 Микрорезонаторные поляритоны в присутствии неоднородного уширения
2 Образцы и экспериментальная техника
2.1 Образец и экспериментальная техника, используемые при изучении кинетических процессов в квазидвумерной электрон-дырочной системе
2.2 Образцы и экспериментальная техника, использованные
при исследовании полупроводниковых микрорезонаторов
3 Влияние межчастичных взаимодействий на излучатель-ное время жизни фотовозбужденной электрон-дырочной системы в СаАв/АЮаАв квантовых ямах
3.1 Спектры излучения экситонов при низких плотностях возбуждения
3.2 Определение концентрации носителей

3.3 Ионизация экситонов и межчастичное взаимодействие
3.4 Время жизни экситон-электрон-дырочной системы (М <
1011 см-2)
3.5 Излучательное время жизни е — к плазмы (А > 10й см-2)
4 Угловая зависимость спектров фотолюминесценции и возбуждения фотолюминесценции в полупроводниковых микрорезонаторах
4.1 Дисперсия микрорезонаторных поляритонов
4.2 Релаксация микрорезонаторных поляритонов
5 Экситон-фотонное взаимодействие в низкоразмерных полупроводниковых микрорезонаторах
5.1 Фотонные моды в одномерном микрорезонаторе
5.2 Изменение экситон-фотонного взаимодействия при вариации плотности экситонов
5.3 Дисперсия поляритонов в фотонных проводах в условиях
сильного экситон-фотонного взаимодействия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ.
Впервые полупроводниковые гетероструктуры как новый объект были предложены Есаки и Тсу в 1970 году [1]. В течение последующих лет прогресс в технологии позволил на практике реализовать на базе III-V и П-У1 полупроводниковых соединений высококачественные образцы, содержащие квантовые ямы, гетеропереходы и сверхрешетки.
В гетероструктурах благодаря разнице в ширине запрещенной зоны двух полупроводниковых материалов возникает потенциальный барьер, ограничивающий движение носителей заряда в перпендикулярном к плоскости перехода направлении. В результате система становится ква-зидвумерной (2Б) с энергетическим спектром, состоящим из совокупности зон размерного квантования. Одним из важнейших примеров полупроводниковых гетероструктур являются квантовые ямы (КЯ). В них реализовано размерное ограничение носителей в тонком (до нескольких постоянных кристаллической решетки) слое узкозонного полупроводника, помещенного между двумя слоями веществ с широкими запрещенными зонами. В Ш-У КЯ наинизшая по энергии особенность в спектре поглощения КЯ соответствует экситону, образованному из электрона и тяжелой дырки с нижайших размерноквантованных подзон. Благодаря большей (по сравнению с трехмерным (ЗБ) случаем) энергии связи и силе осциллятора экситоны в КЯ наблюдаются даже при комнатной температуре. Последнее позволяет использование КЯ в многочисленных прикладных разработках. При этом качество полупроводникового прибора, его характеристики напрямую связаны со структурным совершенством кристалла, которое в случае КЯ может быть оценено при исследовании механизмов релаксации, рассеяния и излучательной рекомбинации электрон-дырочной системы. Поэтому, кроме фундаментального характера изучения процессов в условиях пониженной размерности, изучение 2D электрон-дырочных систем ведется также и в поисках оптимального

2 Образцы и экспериментальная техника.
2.1 Образец и экспериментальная техника, используемые при
изучении кинетических процессов в квазидвумерной электрон-дырочной системе.
Изучение влияния межчастичного взаимодействия на излучательную рекомбинацию электрон-дырочной системы бало проведено на образце с одиночной квантовой СаАв ямой шириной 50 А в АІхСаіхА.з барьере с 18% содержанием А1. Схема зон показана на Рис.З. Образец был выращен методом молекулярно-лучевой эпитаксии.

Рис. 3: Зонная схема одиночной квантовой ямы.
Для изучения кинетических процессов в квазидвумерной электрон-дырочной системе применялась импульсная методика. Источником импульсного излучения являлась пикосекундная лазерная система фирмы Spectra Physics (Model 3800), состоящая из следующих основных элементов: задающий генератор (Model 3800 CW Nd-YAG Laser System); устрой-