Ekscyton w morzu dziur

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Ekscyton w morzu dziur"

Grażyna Czajkowska
6 lat temu
Przeglądów:

1 Ekscyton w morzu dziur P. Kossacki, P. Płochocka, W. Maślana, A. Golnik, C. Radzewicz and J.A. Gaj Institute of Experimental Physics, Warsaw University S. Tatarenko, J. Cibert Laboratoire de Spectrométrie Physique, Université Joseph Fourier Grenoble I

2 Plan wystąpienia Wprowadzenie i motywacja Eksperyment Wyniki Wpływ nośników na absorpcję ekscytonową Wpływ populacji ekscytonów na absorpcję ekscytonową

3 Wprowadzenie CdTe próbka - studnia kwantowa x przewodnictwa przewodnictwa (Cd,Mg)Te Energy walencyjne walencyjne Z k x

4 Wprowadzenie próbka - studnia kwantowa źródło światła transmisja przewodnictwa e hh absorpcja elektron dziura (heavy hole) Energy walencyjne energia k

5 Wprowadzenie próbka - studnia kwantowa źródło światła transmisja przewodnictwa e hh absorpcja Ekscyton Energy walencyjne energia k

6 Wprowadzenie próbka - studnia kwantowa źródło światła e transmisja hh hh przewodnictwa absorpcja + Naładowany Ekscyton Energy walencyjne energia k

7 Motywacja - Ile ekscytonów może się zmieścić w studni kwantowej? - Czy w stundi w której są nośniki zmieści się mniej ekscytonów? Bardziej uczone sformuowanie: Badania oddziaywań ekscyton-ekscyton i nośnik - ekscyton Jak to badać?

8 Motywacja - Ile ekscytonów może się zmieścić w studni kwantowej? - Czy w stundi w której są nośniki zmieści się mniej ekscytonów? Bardziej uczone sformuowanie: Badania oddziaywań ekscyton-ekscyton i nośnik - ekscyton Jak to badać? hole gas c [ Domieszkowane heterostruktury Transmission ( a.u. ) +

9 Motywacja - Ile ekscytonów może się zmieścić w studni kwantowej? - Czy w stundi w której są nośniki zmieści się mniej ekscytonów? Bardziej uczone sformuowanie: Badania oddziaywań ekscyton-ekscyton i nośnik - ekscyton Jak to badać? -promień Bohra ekscytonu ~10nm -stąd ~ cm -2 -czas życia ekscytonu ~ 100 ps -do wytworzenia cm -2 ekscytonów potrzeba s -1 cm -2 fotonów czyli gęstość mocy 10 3 W cm -2

10 Jak mierzyć konieczne impulsowe źródo świata -1. Duża gęstość mocy, bez istotnego grzania próbki -2. Dodatkowo: krótki impuls lasera, ma szerokie spektralnie widmo 1.2 La s e r 0.8 < 40 fs Intensity [ a.u. ] Transmission substrate Energy [ mev ] Energy [ mev ]

11 Eksperyment impulsowe, selektywne obsadzanie stanów ekscytonowych fs impuls sondujący ps impuls pompujący τ kriostat próbka spektrometr CCD sygnał( τ ) Intensity [ a.u. ] + t =-4ps -2 ps 0ps 2.52 ps pobudzanie rezonansowe Transmision [arb.u.] Energy [mev] Energy [ mev ] opóźnienia ujemne opóźnienie zero opóźnienia dodatnie próbka widmo przed modyfikacją koincedencja widmo po modyfikacji

12 Rezonansowe pobudzanie + pompa pompa przewodnictwa Transmission before pump pulse walencyjne before pump pulse Energy ( mev )

13 Rezonansowe pobudzanie + wiecej nośników = wiecej miejsca dla ekscytonów neutralnych! 1.0 przewodnictwa Transmission before pump pulse after pump pulse walencyjne after pump pulse Energy ( mev )

14 Rezonansowe pobudzanie + + osc.str [mev] polaryzacja kołowa swiatła pozwala wybrać spin nośników i + obecne w absorpcji p 3*10 10 cm -2 cross co + pompa + Ekscytony neutralne czują jedynie nośniki swobodne, i to o określonym spinie spinie przeciwnym, niż spin nośnika tworzonego światlem delay [ps] Ekranowanie zależy od spinu!! przejście + zablokowane => absorpcja rośnie koncentracja dziur się nie zmienia Dziury związane w + przestają ekranować!! efekt zależy od koncentracji +

15 Oddziaływanie pomiedzy ekscytonami: Wpływ populacji ekscytonowej na absorpcję ekscytonową (p=const)

16 Mało nośników ekscyton neutralny pusta studnia kwantowa inne zachowanie rezonansowe pobudzanie co cross Intensywność lini ekscytonowej 0.50 maleje bez względu na spin osc. str delay [ps]

17 Badanie efektów spinowych pole magnetyczne B 0 T, konfiguracja Faradaya pole magnetyczne pozwala spolaryzować spinowo nośniki: w polaryzacji σ + nie widać + Magnes nadprzewodzący pole do 8T 1.4K - 300K

18 bez + - wybrane polaryzacją kołową ową detekcji (σ( + ) Transmisja różnicowa = Transmisja(τ=0,2,4ps)-Transmisja(-5ps) Transmission [arb.u] Difference transmission impuls sondują cy σ+ pompa σ+ / sonda σ+ 0 ps 2 ps 4 ps pompa pompa σ- / sonda σ Energy [mev] co-polaryzacja: energia rośnie: blue shift siła oscylatora maleje cross-polaryzacja: małe przesunięcie energii siła oscylatora maleje i pojawia się e e hh hh

19 z + - wybrane polaryzacją kołową ową detekcji (σ( - ) Transmisja różnicowa = Transmisja(τ=0,2,4ps)-Transmisja(-5ps) Transmission [arb.u] Difference transmission pompa σ - /sonda σ - + pompa σ + /sonda σ - impuls sondujący σ - pompa Energy [mev] 0 ps 2 ps 4 ps co-polaryzacja: energia rośnie: blue shift siła oscylatora maleje cross-polaryzacja: małe przesunięcie energii siła oscylatora maleje i pojawia się w obecności +

20 Zależne od spinu oddziaływanie - polaryzacje zgodne: wypełnianie przestrzeni fazowej (Phase Space Filling) energia rośnie: blue shift siła oscylatora maleje polaryzacje przeciwne: małe przesunięcie energii : oddziaływanie przyciągające siła oscylatora maleje na korzyść

21 Dynamika stanów ekscytonowych - rezonansowe pobudzanie pompa i + obecne w absorpcji + osc.str [mev] cross co + + efekt w co-polaryzacji opóźniony przez tworzenie + + pusty kryształ σ delay [ps] czas narastania natężenia w co-polaryzacji opisuje czas tworzenia + efekt dla w co- polaryzacji zależy odzmieniającej się w czasie koncentracji +!

22 Podsumowanie Najsilniejsze efekty pochodzą od gazu dziurowego ekranowanie przez dziury ekranowanie jest zależne od spinu dziury związane w + nie ekranują! Słabsze efekty: oddziaływanie -, (obserwowalne przy stałej koncentracji dziur) PSF (co-polaryzacja) = kradzież natężenia przez (cross-polaryzacja) przesunięcie linii, silniejsze w co-polaryzacji, niż w cross-polaryzacji

Podobne dokumenty

Atom Mn: wielobit kwantowy. Jan Gaj Instytut Fizyki Doświadczalnej

Atom Mn: wielobit kwantowy. Jan Gaj Instytut Fizyki Doświadczalnej Atom Mn: wielobit kwantowy Jan Gaj Instytut Fizyki Doświadczalnej Tomasz Kazimierczuk Mateusz Goryca Piotr Wojnar (IF PAN) Artur Trajnerowicz Andrzej Golnik Piotr Kossacki Jan Gaj Michał Nawrocki Ostrzeżenia