Studnia kwantowa. Optyka nanostruktur. Studnia kwantowa. Gęstość stanów. Sebastian Maćkowski

Transkrypt

1 Studnia kwantowa Optyka nanostruktur Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: Biuro: 365, telefon: Studnia kwantowa Gęstość stanów -) efekty ekscytonowe: obserwacja biekscytonu i ekscytonów naładowanych (trionów) -) wpływ kwantowania przestrzennego na widmo absorpcji i energię emisji ekscytonowej -) domieszkowanie modulacyjne rekordowe ruchliwości -) tunelowanie nośników pomiędzy dwiema studniami o różnej szerokości -) tworzenie się ekscytonu skośnego wzrost czasu rekombinacji -) efekt Starka dla ekscytonu w studni kwantowej -) wytwarzanie studni profilowanych, w tym trójkątnych i parabolicznych, metodą digital alloy growth materiał objętościowy spektrum ciągłe

2 Gęstość stanów Gęstość stanów studnia kwantowa kwantowanie energii w kierunku prostopadłym do płaszczyzny studni kropka kwantowa kwantowanie energii we wszystkich trzech kierunkach przestrzennych: dyskretne poziomy energetyczne sztuczny atom!!! Wytwarzanie kropek Litografia elektronowa litografia przy użyciu wiązki elektronowej + trawienie chemiczne IFPAN zaawansowana technologia defekty na powierzchni niska jakość optyczna

3 Litografia elektronowa Litografia IFPAN Litografia + trawienie Kropki litograficzne

4 Rozszczepienie Zeemana Przesunięcie diamagnetyczne im większa kropka kwantowa tym mniejsze rozszczepienie Zeemana (oddziaływanie spinu) przesunięcie diamagnetyczne związane jest z orbitalną częścią oddziaływania z polem magnetycznym dla układów zlokalizowanych im mniejszy rozmiar kropki kwantowej tym mniejsze jest przesunięcie diamagnetyczne (diamagnetic shift) Energie wiązania ekscytonu Kompleksy ekscytonowe wzrost energii wiązania dla struktur o obniżonej wymiarowości układy niskowymiarowe definiowane przy pomocy litografii elektronowej pozwalają na systematyczne pomiary zależności wielkości fizycznych od stopnia lokalizacji przestrzennej dla silniejszego pobudzenia pojawia się linia emisyjna poniżej ekscytonu związana z podwójnym ekscytonem - biekscytonem

5 Kompleksy ekscytonowe Interdyfuzja dla rosnących mocy pobudzania kształt linii emisyjnej staje się jeszcze bardziej złożony wieloekscytony! selektywna przestrzennie interdyfuzja selektywność zapewniona przez odpowiednio przygotowaną maskę zaawansowana technologia względnie dobra jakość optyczna rozmiary ~ kilkaset nm Wiązka jonów Kropka kwantowa dyfuzyjna Uni Würzburg

6 Kropka kwantowa dyfuzyjna Wzrost na przełomie cleaved edge overgrowth początkowo metoda otrzymywania drutów kwantowych w kształcie litery T zależność energii emisji od rozmiaru obszaru kropki Wzrost na przełomie Funkcja falowa w T-QWR kontrola rozmiaru trudność w dokładnym przełamaniu próbki w warunkach UHV

7 Funkcja falowa w T-QWR Kropka kwantowa na przełomie Ekscyton w kropce Układ dwóch kropek zmiana odległości d między studniami prowadzi do wytworzenia układu podwójnych kropek kwantowych (quantum dot molecule) bardzo wąskie linie ekscytonowe Γ~70 µev

8 Układ dwóch kropek Epitaksja z użyciem masek epitaksja z wiązek molekularnych (MBE) strumienie atomów padają na podłoże pod dobrze określonym kątem Epitaksja z użyciem masek Epitaksja z użyciem masek sekwencja: Zn+Se = uformowanie bariery Cd+Se = uformowanie kropek Zn+Se = uformowanie bariery dla niewielkich rozmiarów masek uzyskano niewielkie liczby kropek kwantowych znaczna odległość (~900 nm) pomiędzy poszczególnymi wyspami z kropkami pozwala obserwować pojedyncze kropki

9 Epitaksja z użyciem masek Naturalne kropki kwantowe pojedyncze kropki kwantowe o wąskich liniach emisyjnych Naturalne kropki kwantowe Mody wzrostu powierzchnia GaAs w wysokiej próżni Frank van der Merwe Stranski- Krastanov Volmer- Weber

10 Diagram fazowy Kropki samorosnące self-assembled, self-organized quantum dots InAs/GaAs QDs Si/Ge QDs CdSe/ZnSe QDs CdTe/ZnTe QDs tak powstają kropki kwantowe Korelacje przestrzenne Korelacje przestrzenne CdSe/ZnSe QDs InAs/GaAs QDs CdTe/ZnTe QDs