Размерные эффекты в квантовых ямах GaAs/AlGaAs различной толщины в электрическом, магнитном и деформационных полях
Диссертация
Таким образом, можно утверждать, что нами обнаружен новый магнитооптический эффект, заключающийся в сильном увеличении магнитного момента экситона при его движении. Из анализа зеемановского расщепления экситона в широких GaAs квантовых ямах обнаружено, что магнитный момент экситона растет с ростом его кинетической энергии. Зафиксировано более чем десятикратное увеличение магнитного момента… Читать ещё >
Содержание
- Положения, выносимые на защиту
- Глава 1. Эффект размерного квантования в квантовых ямах различной толщины. Аналитический обзор литературы
- 1. 1. Базовые понятия
- 1. 2. Наблюдение эффекта размерного квантования в узких КЯ
- 1. 3. Экситонный поляритон
- 1. 4. Роль легких экситонов
- 1. 5. Продольный экситон
- 1. 6. Экситонные спектры во внешнем магнитном поле
- 1. 7. Выводы
- Глава 2. Спектры отражения и люминесценции гетероструктур GaAs/AlGaAs с высоким кристаллическим совершенством
- 2. 1. Метод изготовления образцов
- 2. 2. Оценка качества гетероструктур
- 2. 3. Установка для измерения спектров люминесценции
- 2. 4. Оценка качества гетероструктур по спектрам фотолюминесценции
- 2. 5. Свойства толстых слоев GaAs и AlxGaj. xAs
- 2. 6. Градиент толщины слоев гетероструктуры
- 2. 7. Установка для измерения спектров отражения.45,
- 2. 8. Оценка качества гетероструктур при сравнении спектров люминесценции и отражения
Список литературы
- Е. В. Убыйвовк, «Влияние давления на экситоны в квантоворазмерных гетероструктурах», III Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектро-нике, Санкт-Петербург (2001) с. 63.
- Е. V. Ubyivovk, I. V. Ignatiev, «Polaritonic Effect in Uniaxially Strained Heterostructures GaAs/AlGaAs», XXXV International School on the Physics of Semiconducting Compounds, Jaszowiec, 17−23 June 2006.
- П. Ю, М. Кардона. Основы физики полупроводников. М., «Физматлит», 2002, 560 стр.
- D. G. W. Parfitt and М. Е. Portnoi, «The two-dimensional hydrogen atom revisited», J. Math. Phys., 43, 4681−4691 (2002).
- P. Нокс, Теория экситонов, «Мир», M., (1966), стр. 45.
- Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Квантовая механика, изд. 2, «Гос. изд. физ.-мат.лит», Москва, (1963), стр. 130.
- A. Tredicucci, Y. Chen, F. Bassani, J. Massies, C. Deparis, and G. Neu, Phys. Rev. B, «Centerof-mass quantization of excitons and polariton interference in GaAs thin layer», Phys. Rev. B, 47, 10 348−10 357 (1993).
- Y. Kayanuma, «Quantum-size effects of interacting electrons and holes in semiconductor microcrystals with spherical shape», Phys. Rev. В 38, 9797 (1988).
- R. Dingle, W. Wiegmann, and С. H. Henry, «Quantum states of confined earners in very thin AlxGal-xAs-GaAs-AlxGal-xAs heterostructures», Phys. Rev. Lett. 33, 827−830(1974).
- G. Bastard, Wave Mechanics applied to Semiconductor heterostructures, Les Ulis: Ed. De Physique, 1988.
- C. Weisbuch, B. Vinter, Quantum semiconductor structures, Academic press inc., Boston, San Diego, New-York, 1991, 252 p.
- E. L. Ivchenko and G. E. Pikus, Superlattices and Other Heterostructures: Symmetry and Optical Phenomena, Springer-Verlag, Berlin (1997) 63.
- J. H. Davies, The physics of Low-Dimentional Semiconductors. An Introduction. Cambridge university press, Cambridge 1998, 438 p.
- Л. E. Воробьев, E. Л. Ивченко, Д. А. Фирсов, В. А. Шалыгин, Оптические свойства наноструктур. «Наука», СПб 2001. 188 стр.
- Е. L. Ivchenko, Optical spectroscopy of semiconductor nanostructures, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New-York (2006).
- С. И Пекар, «Теория электромагнитных волн в кристалле, в котором возникают экситоны», ЖЭТФ, 33, 1022−1036 (1957).
- С. И. Пекар, «Дисперсия света в области экситонного поглощения в кристаллах», ЖЭТФ, 34, 1176 (1958).
- В. М. Агранович, В. JI. Гинзбург, Кристаллооптика с учётом пространственной дисперсии и теория экситонов. «Наука», М., (1965) С.58
- С. И. Пекар, Кристаллооптика и добавочные световые волны, «Наук, думка», Киев, 178−184 (1982).
- В. А. Киселев, И. В. Макаренко, Б. С. Разбирин, И. Н. Уральцев, «Размерное квантование экситонов», ФТТ 20, 1348 (1977).
- H. Azucena-Coyotecatl, N.R. Grigorieva, B.A. Kazennov, J. Madrigal-Melchor, В. V. Novikov, F. Perez-Rodrguez, A. V. Sel’kin, «Optical spectroscopy of near-surface excitonic states», Thin Solid Films, 373, 227−230 (2000).
- С. А. Марков, P. П. Сейсян, В. А. Кособукин, «Спектроскопия экситонных поляритонов в напряженных полупроводниковых структурах AI]BVI с широкими квантовыми ямами», ФТП, 38, 2, 230−236 (2004).
- Р. П. Сейсян, Спектроскопия диамагнитных экситонов, Наука, (1984), стр. 145−156.
- S. Suga, К. Cho, Y. Niji, J. С. Merle, Т. Sauder, «Magneto-optical studies of the Zi, 2 exciton-polaritons in Cul: Effects of finite exciton wave vector», Phys. Rev. В 22, 4931−4940 (1980).
- N. A. Gippius, A. L. Yablonskii, A. B. Dzyubenko, S. G. Tikhodeev, L. V. Kulik and V. D. Kulakovskii, A. Forchel, «Excitons in near-surface quantum wells in magnetic fields: Experiment and theory», J. Appl. Phys. 83, 5410−5417 (1998).
- Ch. Neumann, A. Nothe, N. O. Lipari, «Two-photon magnetoabsorption of ZnTe, CdTe, and GaAs», Phys. Rev. В 37, 922−932 (1988).
- L.V. Butov, C.W. Lai, D. S. Chemla, Yu. E. Lozovik, K. L. Campman, and A. C. Gossard, «Observation of Magnetically Induced Effective-Mass Enhancement of Quasi-2D Excitons», Phys. Rev. Lett. 87, 216 804−1-4 (2001).
- Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры, Под, ред. Я. Ченга и К. Плуга, М., «Мир», 1989.
- Molecular beam epitaxy, ed. A. Cho, N-Y., «А1Р», 1994.
- M. A. Herman, H. Sitter, Molecular beam epitaxy, Berlin, «Springer», 1996.
- M. V. Hobden and M. D. Sturge, Proc. Phys. Soc. (London) 78, 615 (1961).
- О.Маделунг, Физика полупроводниковых соединений элементов III и V групп, М., «Мир», 1967. !
- G. Bastard, Wave mechanics applied to semiconductor heterostructures. Les editions de physique, Les Ulis Cedex, France, 1989.
- D. B. Tran Thoai, R. Zimmermann, M. Grundmann, and D. Bimberg, «Image charges in semiconductor quantum wells: Effect on exciton binding energy», Phys. Rev. В 42, 5906 (1990).
- D. A. Kleinman and R. C. Miller, «Band-gap renormalization in semiconductor quantum wells containing carriers», Phys. Rev. В 32,2266 (1985).
- Д. К. Логинов «Экситонные поляритоны в широких квантовых ямах GaAs/AlGaAs и CdTe/CdZnTe», дисс. на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, СПбГУ, 2008 г.
- Д.К. Логинов, Е. В. Убыйвовк, Ю. П. Ефимов, В. В. Петров, С. А. Елисеев, Ю. К. Долгих, И. В. Игнатьев, В. П. Кочерешко, А. В. Селькин, «Интерференция поляритонных волн в структурах с широкими квантовыми ямами GaAs/AlGaAs», ФТТ, 48, 1979−1987 (2006).
- J. D. Lambkin, A. R. Adams, D. J. Dunstan, P. Dawson and С. T. Foxon, «Pressure dependence of the valence-band discontinuity in GaAs/AlAs and GaAs/AlxGal-xAs quantum-well structures», Phys. Rev. В 39, 5546 (1989).
- P. Lefebvre, В Gil, H. Mathieu and R. Planel, «Symmetry of conduction states for GaAs-AlAs type-II superlattices under uniaxial stress» Phys. Rev. В 39, 5550 (1989).
- P. Lefebvre, В Gil, H. Mathieu, and R. Planel, «Piezospectroscopy of GaAs-A1A superlattices», Phys. Rev. В 40, 7802 (1989).
- J. J. Hopfield, D. G. Thomas, «Theoretical and experimental effects of spatial dispersion on the optical properties of crystals», Phys. Rev. 132, 563 (1963).
- F. Evangelisti, A. Frova, F. Patella, «Nature of the dead layer in CdS and its effect on exciton reflectance spectra», Phys. Rev. В 10, 4253 (1974).
- F. Evangelisti, J. U. Fishbach, A. Frova, «Dependence of exciton reflectance on field and other surface characteristics: The case of InP», Phys. Rev. В 9, 1516 (1974).
- М.Ф. Дейген, М. Д. Глинчук, «Экситон вблизи поверхности гомеополярного кристалла», ФТТ 11, 3250 (1963).
- P. G. Harper, J. A. Hilder, «Exciton spectra in thin crystals», Phys. Stat. Sol. 26, 69−76 (1968).
- J. Gallardo, D. Mattis, «Green's Theorem Calculation of Energy of Exciton near Hard Walls», Phys. Stat. Sol. (b) 93, 975−978 (1984).
- S. Satpasy, «Eigenstates of Wannier excitons near a semiconductor surface», Phys. Rev. В 28, 4585−4592 (1983).
- H. H. Ахмедиев, M. И. Сажин, А. В. Селькин, «Неоднородные граничные условия для экситонов Ванье-Мотта», ЖЭТФ 96, 720−734 (1989).
- Н. Azucena-Coyotecatl, N. R. Grigorieva, В. A. Kazennov, J. Madrigal-Melchor, В. V. Novikov, F. Perez-Rodrguez, A. V. Sel’kin, «Optical spectroscopy of near-surface excitonic states», Thin Solid Films 373, 227 (2000).
- В. А. Киселев, Б. В. Новиков, А. Е. Чередниченко, «Экситонная спектроскопия приповерхностной области полупроводников», Изд. 2-е, СПб, Издательство С.-Петербургского государственного университета, (2003).
- В. А. Киселев, И. В. Макаренко, Б. С. Разбирин, И. Н. Уральцев, «Размерное квантование экситонов», ФТТ 20, No. 8, 1348−1355, (1977).
- A. Tredicucci, Y. Chen, F. Bassani, J. Massies, C. Deparis, and G. Neu, Phys. Rev. B, «Center-of-mass quantization of excitons and polariton interference in GaAs thin layer», Phys. Rev. В 47, 10 348−10 357 (1993).
- С. А. Марков, P. П. Сейсян, В. А. Кособукин, «Спектроскопия экситонных поляритонов в напряженных полупроводниковых структурах, А ПВ VI с широкими квантовыми ямами», ФТП 38, 230−236 (2004).
- Д. К. Логинов, Е. В. Убыйвовк, Ю. П. Ефимов, В. В. Петров, С. А. Елисеев, Ю. К. Долгих, И. В. Игнатьев, В. П. Кочерешко, А. В. Селькин, «Интерференция поляритонных волн в структурах с широкими квантовыми ямами GaAs/AlGaAs», ФТТ 48, 1979−1087 (2006).
- С. И. Пекар, Кристаллооптика и добавочные световые волны, «Наук, думка», Киев, (1982) 179 с.
- С. И. Пекар, «Теория электромагнитных волн в кристалле, в котором возникают экситоны», ЖЭТФ 33, 1022 (1957).
- С. И. Пекар, «Дисперсия света в области экситонного поглощения в кристаллах», ЖЭТФ 34, 1176 (1958).
- В. М. Агранович, В. Л. Гинзбург, Кристаллооптика с учётом пространственной дисперсии и теория экситонов. «Наука», М., (1965) С. 58.
- A. D’Andrea, R. Del Sople, «Wannier-Mott excitons in semi-infinite crystals: Wave functions and normal-incidence reflectivity», Phys. Rev. В 25, 3714 (1982).
- A. D’Andrea, R. Del Sople, «Exciton wave functions in semi-infinite semiconductors: A check of the adiabatic approximation», Phys. Rev. В 32, 2337 (1985).
- E. A. Muljarov and R. Zimmermann, «Exciton polariton including continuum Microscopic versus additional boundary conditions states», Phys. Rev. В 66,235 319 (2002).
- S. Satpathy, «Eigenstates of Wannier excitons near a semiconductor surface», Phys. Rev. В 28, 4585 (1983).
- В. А. Киселев, Б. С. Разбирин, И. Н. Уральцев, «Интерференционные состояния светоэкситонов. Наблюдение добавочных волн», Письма ЖЭТФ 18, 504−507(1973).
- R. Dingle, W. Wiegmann, and С. Н. Henry, «Quantum states of confined carriers in very thin AlxGal-xAs-GaAs-AlxGal-xAs heterostructures», Phys. Rev. Lett. 33, 827−830(1974).
- H. Tuffigo, R. T. Cox, N. Magnea, Y. Merle d’Aubigne, and A. Million, «Luminescence from quantized exciton-polariton states in CdixZnxTe/CdTe/Cd! xZnxTe thin-layer heterostructures», Phys. Rev. В 37, 4310 (1988).
- D. Greco, R. Cingolani, A. D.'Andrea, N. Tommasini, L. Vansetti, A. Franciosi, «Center of mass quantization of excitons in Zn]xCdxSe/ZnSe quantum-wells», Phys. Rev. В 54, 16 998 (1996).
- С. А. Марков, Р. П. Сейсян, В. А. Кособукин, «Спектроскопия экситонных поляритонов в напряженных полупроводниковых структурах AnBVI с широкими квантовыми ямами», ФТП 38, No. 2, 230−236 (2004).
- N. Tomassini and A. D’Andrea, R. Del Sole, H. Tuffigo-Ulmer, and R. T. Cox, «Center-of-mass quantization of excitons in CdTe/Cd^Zn^Te quantum wells», Phys. Rev. В 51, 5005 (1995).
- D. G. Thomas, J. J. Hopfleld, «A Magneto-Stark Effect and Exciton Motion in CdS», Phys. Rev. 124,657 (1961).
- E. Ф. Гросс, Б. П Захарченя., О. В. Константинов, ФТТ 3, 305 (1961).
- В. П. Кочерешко, Г. В. Михайлов, И. Н. Уральцев, «Эффекты инверсии магнитного поля на поляритонах», ФТТ 25, 769 (1983).
- К. Cho, S. Suga, W. Dreybrodt, F. Willmann, «Theory of degenerate Is excitons in zinc-blende-type crystals in a magnetic field: Exchange interaction and cubic anisotropy», Phys. Rev. В 11,1512 (1975).
- S. Suga, K. Cho, M. Bettini, «Zl, 2-linear-term and polariton effects on the Zl, 2 excitons in CuBr», Phys. Rev. В 13, 943 (1976).
- D. M. Hofmann, K. Oettinger, Al. Efros, В. K. Meyer, «Magnetic-circular-dichroism study of heavy- and light-hole g factorsin InxGal-xAs/InP quantum wells», Phys. Rev. В 55, 9924 (1997).
- R. Kotlyar, T. L. Reinecke, M. Bayer, and A. Forchel, «Zeeman spin splittings in semiconductor nanostructures», Phys. Rev. В 63, 85 310 (2001).
- L. M. Roth, B. Lax, S. Zwerdling, «Theory of Optical Magneto-Absorption Effects in Semiconductors», Phys. Rev. 114, 90 (1959).
- V. P. Kochereshko, A. V. Platonov, D. K. Loginov, J. J. Davies, D. Wolverson, L. C. Smith, H. Boukari, R. T. Cox, J. Cibert, and H. Mariette «Motional enhancement of the exciton magnetic moment» Semicond. Sci. Technol. 23, 114 011 (2008).