Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Экситоны и межзонное поглощение света в полупроводниковых брэгговских отражателях и микрорезонаторах Калитеевский, Михаил Алексеевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Калитеевский, Михаил Алексеевич. Экситоны и межзонное поглощение света в полупроводниковых брэгговских отражателях и микрорезонаторах : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.04.10 / Физ.-техн. ин-т.- Санкт-Петербург, 1995.- 20 с.: ил. РГБ ОД, 9 96-1/848-1

Введение к работе

Актуальность темы Физика низхоразмерных систем и систем с брэгговским ограничением света является в настоящее время бурно развивающимся направлением полупроводниковой науки. Как ннзкоразмерные объекты ( квантовые ямы, квантовые провода, квантовые точки ),так и структуры с брэгговским ограничением света широко используются для создания различных устройств телекоммуникационной техники, причем низкоразмерные объекты играют роль активной среды, а брэгговские отражатели в них исполняют функции собственно зеркала , но не активной среды [1]. Естественной выглядит попытка использовать брэгговскую структуру и в том, и в другом качестве, однако единственный шаг, который был сделан в этом направлении к настоящему времени, - это изготовление GaAs/AlAs брэгговских отражателей, рассчитанных на длины волн, где GaAs обладает заметным логдощением.и описание их оптических свойств .

Новым классом объектов, технологически реализованным в начале 90-х годов, являются полупроводниковыг микрорезонаторы с квантовыми ямами, структуры, в которых локализованные в квантовых ямах носители заряда взаимодействуют с локализованной в резонаторе Фабри - Перо оптической модой [2,3]. В последние годы появился ряд экспериментальных работ по оптической спектроскопии михрорезонаторов, однако расшифровка оптических спектров таких объектов является весьма сложной задачей, и до последнего времени не было получено теоретического описания спектров отражения, поглощения и пропускания света от таких структур, оставалось неясным, как влияют параметры резонатора и экситона на форму спектральных линий, их чягчо. Теоретический анализ до недавнего времени ограничивался рассмотрением взаимодействия оптических мод с экситонами в метсрорезояаторах рамками теории возмущений , моделью связані х осцилляторов и т.п. [4,5], хотя вопрос взаимодействия света с квантоворазмериыми объектами был решен в рамках теории нелокального диэлектрическ го отклика [6,7].

Методика расчета распространения света через слоистую среду изложена в [Я].

Следует также отметить что с настоящему времени выполнены отдельные

эксперименты [9] и теоретические исследования [10] взаимодействия объемного

зкситона и локализованной оптической моды в кшсрорезонаторе , однако целый рад

вопросов остался невыясненным: например, какова зависимость наблюдаемых свойств

системы от величины нерадиационного затухания экситопа?

Перечисленные выше проблемы оптики полупроводников определяют актуальность темы лиссертзштнной работы, целью которой являлось изучение влияния зкситонного и межзонного поглощения, света в брэгговских отражателях и теоретическое описание взаимодействия экситоиных состояний с локализованной оптической модой в полупроводниковых микрорезонаторах.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:

- показана возможность усиления экситонной модуляции спектра отражения в
брэгговских структурах;

-получено дисперсионное уравнение для продольных и поперечных поляритонов в микрорезонаторе;

- рассмотрено взаимодействие локализованной оптической моды с объемным
экситоном в пагупроводнюсовом микрорезоигторе при нормальном и наклонном
падении света s- и р- поляризаций, для соответстя^кзщего поляритона была рассчитана
зависимость величины расщепления от силы осциллятора н нерадиационного затухания,
проиллюстрирован переход режим сильной связи - режим слабой связи;

были рассчитаны спектры отражения пропускания и поглощения света полупроводниковым микрорезонатором с одной или несколькими квантовыми ямами при нормальном и наклонном падении света для s- и р- поляризаций;

рассчитана тонкая структура линии поляритона , образованного el-Ihl зкситонным переходом и локализованной оптической модой в р- поляризации при

наклонном падения света, что в спектрах отражения и погяоїдания может проявляется как триплет,

проанализированы свойства микрорезонагора с цепочкой брэгтовским образом упорядоченных одинаковых квантовых ям в полости, показано, что при расположении N квантовых ям в пучностях поля спектр имеет двухмодовую структуру , а расщепление увеличивается в '-JW раз.

показано, что при антибрэгговеком расположении двух квантовых ям или двух "брэгговских" наборов квантовых ям поляритонный спектр характеризуется появлением третьей моды, которую можно наблюдать в спектрах отражения и поглощения света;

- установлено, что дифракция света на решетке квантовых проводов в
микрорезонаторе может приводить к появлению дополнительных собственных мод;

Научная н практическая значимость работы состоит в том, что в ней разработана методика, позволяющая рассчитывать спектры отражения, пропускания и поглощения света полупроводниковыми микрорезонатррамн с встроенными в них квантоворазмерными объектами при нормальном и наклонном падении света s-. и р-поляризации, по измеренным экспериментальным спектрам прешоконно определять параметры экситоновд также рассчитывать дисперсию поляритонов в микрорезонаторах.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались на Международном симпозиуме по наноструктурам (1995, Репино, Россия), Международной Конференции по Гетероэпитаксин Полупроводников (1995 , Монпелье, Франция), а также на семинарах ФТИ им А.Ф. Иоффе и универа етов городов Монпелье, Регенсбурга, Павии. Публижашш^Основные результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах (том числе 7 статей в научных журналах и 3 в материалах конференций)

Структура и об-ьем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 плав и заключения, изложенных на страницах машинописного текста. Дигсертация включает также 34

рисунка.

Основные положения, выносимые ка зашиту:

  1. Амплитуда экситонной модуляции спектра отражения света в брэгговских структурах может быть существенно усилена по сравнению со спектром отражения полубесконечным слоем.

  2. Коэффициент отражения бесконечного брэгговского отражателя немонотонно зависит от уровня поглощения, достигая минимума, соответствующего переходу от режима брэгговского отражения к режиму металлического отражения.

  3. В результате взаимодействия объемного экситона и локализованной оптической моды в полупроводниковом микрорезонаторе возникают двумерные поляритонные моды. При изменении силы осциллятора экситона имеет место переход от режима слабой связи к режиму сильной связи, что сопровождается переходом от одаомодового к двухмодовому поведению в спектре отражения.

4. В спектрах отражения, пропускания и поглощения света полупроводниковым
мжрорезонатором с одной квантовой ямой в случае взаимодействия локализованной
оптической моды с el-hhl-экситоиом содержится одна . или две особенности в
резонансной области, в случае взаимодействия с el-lhl-экситоном - от одной до трех
особенностей в зависимости от параметров иикроргаонатора и квантовой ямы, а также
взаимной ориентации поляризации света и осей симметрии структуры.

  1. При резонансны? условиях микрорезонатор с N одинаковыми квантовыми ямами характеризуется в общем случае N + 1 полярктониыми модами, однако при брэгтовсхом упорядочении квантовых ям и расположении 'и% в пучностях поля в полости поляритонный спектр выгладит как результат ьзэимодействия одного экситона с локализованной оптической модой, причем величина расщепления увеличивается примерно в -JN раз.

  2. При антнбрэгговском расположении двух квантовых ям или двух "брэгговских" наборов квантовых ям поляритон ш спектр характеризуется появлением третьей моды, которую можно наблюдать в спектрах отражения к поглощения света.

  1. При антибрэгговсхом расположении двух квантовых ям или двух "брэгговских" наборов квантовых ям поляритонный спектр характеризуется появлением третьей моды, которую можно наблюдать в спектрах отражения и поглощения света.

  2. Взаимодействие локализованной оптичесхой моды с двумя близкими по энергии экситонными резонансами приводит к трехмодовому поведению в спектрах отражения и двойному антяпересеченио в дисперсионных кривых,

  3. Дифракция света на решетке квантовых проводов в полости резонатора может приводить к появлению дополнительных собственных мод. Им соответствуют волны, распространяющиеся і направлениях, отличных от направления начальной волны. В оптических спектрах может проявляться разное количество особенностей, от одной до четырех.