Ekscyton w morzu dziur

Podobne dokumenty
Atom Mn: wielobit kwantowy. Jan Gaj Instytut Fizyki Doświadczalnej

Wzrost pseudomorficzny. Optyka nanostruktur. Mody wzrostu. Ekscyton. Sebastian Maćkowski

Mody sprzężone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Mody sprzęŝone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Mody sprzęŝone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Nierównowagowe kondensaty polarytonów ekscytonowych z gigantycznym rozszczepieniem Zeemana w mikrownękach półprzewodnikowych

Repeta z wykładu nr 11. Detekcja światła. Fluorescencja. Eksperyment optyczny. Sebastian Maćkowski

WYBRANE TECHNIKI SPEKTROSKOPII LASEROWEJ ROZDZIELCZEJ W CZASIE prof. Halina Abramczyk Laboratory of Laser Molecular Spectroscopy

Wprowadzenie do ekscytonów

Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym i elektrycznym

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Technika laserowa, otrzymywanie krótkich impulsów Praca impulsowa

Domieszki w półprzewodnikach

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

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

Wykład IV. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna

Plan. Kropki kwantowe - część III spektroskopia pojedynczych kropek kwantowych. Kropki samorosnące. Kropki fluktuacje szerokości

UMO-2011/01/B/ST7/06234

Elektryczne własności ciał stałych

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki

Badanie dynamiki rekombinacji ekscytonów w zawiesinach półprzewodnikowych kropek kwantowych PbS

Kropki samorosnące. Optyka nanostruktur. Gęstość stanów. Kropki fluktuacje szerokości. Sebastian Maćkowski. InAs/GaAs QDs. Si/Ge QDs.

Domieszki w półprzewodnikach

Pomiary widm fotoluminescencji

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

Rezonatory ze zwierciadłem Bragga

Współczesna fizyka ciała stałego

Yuriy Stepanenko, Paweł Wnuk, and Czesław Radzewicz

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

Absorpcja związana z defektami kryształu

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej


Spektroskopia modulacyjna

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ FIZYKI TECHNICZNEJ I MATEMATYKI STOSOWANEJ EKSCYTONY. Seminarium z Molekularnego Ciała a Stałego Jędrzejowski Jaromir

Rozszczepienie poziomów atomowych

Ćwiczenie 5 BADANIE ZALEŻNOŚCI PRZEWODNICTWA ELEKTRYCZNEGO PÓŁPRZEWODNIKA OD TEMPERATURY 1.WIADOMOŚCI OGÓLNE

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne

półprzewodniki Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Struktura krystaliczna Dygresja Sebastian Maćkowski

Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

Lasery półprzewodnikowe. przewodnikowe. Bernard Ziętek

SPEKTROSKOPIA NMR. No. 0

Teoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników

Zasady obsadzania poziomów

Złącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET

Elektryczność i Magnetyzm

IV. Transmisja. /~bezet

Co to jest kropka kwantowa? Kropki kwantowe - część I otrzymywanie. Co to jest ekscyton? Co to jest ekscyton? e πε. E = n. Sebastian Maćkowski

Metody optyczne w badaniach półprzewodników Przykładami różnymi zilustrowane. Piotr Perlin Instytut Wysokich Ciśnień PAN

Repeta z wykładu nr 8. Detekcja światła. Przypomnienie. Efekt fotoelektryczny

GŁÓWNE CECHY ŚWIATŁA LASEROWEGO

Niezwykłe światło. ultrakrótkie impulsy laserowe. Piotr Fita

Elementy teorii powierzchni metali

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR)

Idea przyłączenie chromoforu (fluoryzującego) do biomolekuły

IA. Fotodioda. Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody.

Ekspansja plazmy i wpływ atmosfery reaktywnej na osadzanie cienkich warstw hydroksyapatytu. Marcin Jedyński

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

W5. Komputer kwantowy

Przejścia kwantowe w półprzewodnikach (kryształach)

Struktura pasmowa ciał stałych

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie

Krawędź absorpcji podstawowej

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Detektor CCD. aparaty cyfrowe kamery VIDEO spektroskopia mikrofotografia astrofizyka inne

Przejścia promieniste

Klasyczny efekt Halla

Przerwa energetyczna w germanie

Podstawy informatyki kwantowej

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II

Informacje ogólne. 45 min. test na podstawie wykładu Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prezentacji Punkty: test: 60 %, prezentacja: 40 %.

Metody rezonansowe. Magnetyczny rezonans jądrowy Magnetometr protonowy

PODSTAWY FIZYKI LASERÓW Wstęp

Stany skupienia materii

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym

Repeta z wykładu nr 10. Detekcja światła. Kondensator MOS. Plan na dzisiaj. fotopowielacz, część 2 MCP (detektor wielokanałowy) streak camera

Podstawy krystalografii

IX. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE Janusz Adamowski

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

III.1 Atom helu i zakaz Pauliego. Atomy wieloelektronowe. Układ okresowy

Podsumowanie W9. Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2003/04. wykład 12 1

Wprowadzenie do struktur niskowymiarowych

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

Spin jądra atomowego. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys 1

- wiązki pompująca & próbkująca oddziaływanie selektywne prędkościowo widma bezdopplerowskie T. 0 k. z L 0 k. L 0 k

Wykład FIZYKA II. 5. Magnetyzm

Wykład FIZYKA II. 5. Magnetyzm. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

ZASTOSOWANIE SPEKTROSKOPII NMR W MEDYCYNIE

Urządzenia półprzewodnikowe

Transkrypt:

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

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

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

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

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

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

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?

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. ) +

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 ~ 10 12 cm -2 -czas życia ekscytonu ~ 100 ps -do wytworzenia 10 12 cm -2 ekscytonów potrzeba 10 22 s -1 cm -2 fotonów czyli gęstość mocy 10 3 W cm -2

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 1.2 0.4 0 1.0 Intensity [ a.u. ] 0.8 0.4 + Transmission 0.8 0.6 0.4 0.2 + substrate 0 1620 1640 1660 1680 Energy [ mev ] 0 1550 1600 1650 1700 Energy [ mev ]

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.] + 1610 1620 1630 1640 1650 1660 Energy [mev] 1625 1630 1635 1640 1645 1650 Energy [ mev ] opóźnienia ujemne opóźnienie zero opóźnienia dodatnie próbka widmo przed modyfikacją koincedencja widmo po modyfikacji

Rezonansowe pobudzanie + pompa pompa + 1.0 przewodnictwa Transmission 0.9 + 0.8 before pump pulse walencyjne 1633 1635 1637 1639 1641 before pump pulse Energy ( mev )

Rezonansowe pobudzanie + wiecej nośników = wiecej miejsca dla ekscytonów neutralnych! 1.0 przewodnictwa Transmission 0.9 + 0.8 before pump pulse after pump pulse walencyjne 1633 1635 1637 1639 1641 after pump pulse Energy ( mev )

Rezonansowe pobudzanie + + osc.str [mev] 0.40 0.38 0.36 0.34 0.32 0.30 0.12 0.10 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 0.08 0.06-5 0 5 10 15 20 25 30 delay [ps] Ekranowanie zależy od spinu!! przejście + zablokowane => absorpcja rośnie koncentracja dziur się nie zmienia Dziury związane w + przestają ekranować!! efekt zależy od koncentracji +

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

Mało nośników ekscyton neutralny pusta studnia kwantowa inne zachowanie rezonansowe pobudzanie + 0.60 0.55 co cross Intensywność lini ekscytonowej 0.50 maleje bez względu na spin osc. str. 0.45 0.40 0.35 0.30-2 0 2 4 6 8 10 12 14 delay [ps]

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

bez + - wybrane polaryzacją kołową ową detekcji (σ( + ) Transmisja różnicowa = Transmisja(τ=0,2,4ps)-Transmisja(-5ps) Transmission [arb.u] Difference transmission 0.2 0.0 0.04 0.02 0.00 impuls sondują cy σ+ pompa σ+ / sonda σ+ 0 ps 2 ps 4 ps pompa pompa σ- / sonda σ+ 1632 1636 1640 1644 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

z + - wybrane polaryzacją kołową ową detekcji (σ( - ) Transmisja różnicowa = Transmisja(τ=0,2,4ps)-Transmisja(-5ps) Transmission [arb.u] Difference transmission 0.15 0.10 0.05 0.00-0.05-0.10 0.05 0.00-0.05 pompa σ - /sonda σ - + pompa σ + /sonda σ - impuls sondujący σ - pompa + 1632 1636 1640 1644 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 +

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

Dynamika stanów ekscytonowych - rezonansowe pobudzanie pompa i + obecne w absorpcji + osc.str [mev] 0.36 0.34 0.32 0.30 0.28 0.12 0.10 cross co + + efekt w co-polaryzacji opóźniony przez tworzenie + + pusty kryształ σ + 0.08-5 0 5 10 15 20 25 30 delay [ps] czas narastania natężenia w co-polaryzacji opisuje czas tworzenia + efekt dla w co- polaryzacji zależy odzmieniającej się w czasie koncentracji +!

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