Размерно-селективная оптическая спектроскопия электронных и колебательных состояний полупроводниковых квантовых точек

• Автор: Кручинин, Станислав Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание
Введение
Обзор литературы
1. Спектроскопия выжигания долгоживущих провалов
2. Безызлучательный перенос энергии фотовозбуждения
Глава 1. Фотофизический механизм формирования спектральных провалов
1.1. Кинетическая модель
1.2. Выводы
Глава 2. Фононные крылья в спектрах выжигания провалов
2.1. Введение
2.2. Однофотонные переходы вблизи края фундаментального поглощения
2.3. Дифференциальный спектр
2.4. Выводы
Глава 3. Колебательный резонанс в квантовых точках
3.1. Введение
3.2. Перенормировка энергетического спектра
3.3. Вероятности однофотонных переходов с учетом перенормировки энергетического спектра
3.4. Дифференциальный спектр
3.5. Выводы
Глава 4. Квантоворазмерный эффект Штарка и электропоглощение

4.1. Введение
4.2. Энергетический спектр квантовой точки при наличии электрического поля
4.3. Поглощение света при наличии электрического поля
4.4. Дифференциальный спектр
4.5. Выводы
Глава 5. Безызлучательный резонансный перенос энергии фотовозбуждения
5.1. Введение
5.2. Матричный элемент кулоновского взаимодействия
5.3. Вероятность переноса энергии
5.4. Выводы
Глава 6. Фотолюминесценция системы двух квантовых точек с учетом переноса энергии
6.1. Общий формализм
6.2. Люминесценция системы взаимодействующих квантовых точек
6.3. Выводы
Заключение
Литература

Введение
Диссертационная работа посвящена теоретическому исследованию двух широко используемых методов размерно-селективной оптической спектроскопии систем с квантовыми точками. Первый из них — спектроскопия выжигания долгоживущих провалов. Получены аналитические выражения, описывающие форму дифференциальных спектров в случае резонансного возбуждения различных состояний электронной и колебательной подсистем: переходы с участием акустических фононов, гибридные электрои-фононные состояния. Исследован квантоворазмерный эффект Штарка, вызванный фотоионизацией квантовых точек интенсивным лазерным излучением, а также его влияние на спектры поглощения одиночных квантовых точек и дифференциальные спектры их ансамблей.
Вторым из рассмотренных методов является стационарная люминесцентная спектроскопия двух квантовых точек, электронные подсистемы которых связаны электростатическим взаимодействием. Вследствие этого взаимодействия происходит безызлучательный резонансный перенос энергии от возбужденной квантовой точки к невозбужденной, что приводит к существенной модификации их спектров люминесценции. В рамках предположения о том, что взаимодействие описывается экранированным кулоновским потенциалом, найдена вероятность переноса энергии между ианокристаллами прямозонпого полупроводника и установлены правила отбора. Предложена модель кинетики переноса фотовозбуждепия, получены аналитические выражения дифференциальных сечений спектров люминесценции в случае возбуждения системы стационарным излучением.
В диссертации изложены результаты исследований, проведенных автором в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики с 2004 по 2008 г.

- Е°и

Рис. 5. Схема, иллюстрирующая трансформацию непрерывного энергетического спектра зоны проводимости Ес (к) и валентной зоны „(к) объемного полупроводника в дискретный спектр
и в квантовой точке.
следовательно, состояния их электронной подсистемы следует классифицировать не только по сохраняющимся величинам (квантовым числам), но также и по принадлежности к тем или иным энергетическим зонам. В наиболее часто используемом приближении, волновые функции носителей Ф(г) могут быть представлены в виде линейных комбинаций быстро осциллирующей в области элементарной ячейки блоховской функции М/(г) и медленно меняющейся огибающей функции т/у>;,(г), характеризующей трансляционное движение носителя внутри нанокристалла
Здесь у нумерует зоны, а п — все вырожденные состояния носителей. Елоховские функции преобразуются по представлениям точечной группы симметрии элементарной ячейки кристаллической решетки, а огибающие — по представлениям группы геометрической симметрии нанокристалла. Поэтому правила отбора оптических переходов в квантовых точках определяются не только их геометрической формой, но и симметрией их кристаллической решетки
состояний квантовой точки. Ек и Е®° — ширины запрещенной зоны в объемном материале
(25)