Optyka nanostruktur Struktura pasmowa Wpływ naprężeń Stała sieci ...
Optyka nanostruktur Studnia kwantowa Studnia kwantowa Gęstość ...
10
Optyka nanostruktur Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikolaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: [email protected] Biuro: 365, telefon: 611-3250 SL 2008/2009 Studnia kwantowa SL 2008/2009 Studnia kwantowa SL 2008/2009 -) efekty ekscytonowe: obserwacja biekscytonu i ekscytonów naladowanych (trionów) -) wplyw 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 Gęstość stanów SL 2008/2009 material objętościowy spektrum ciągle
Transcript of Optyka nanostruktur Studnia kwantowa Studnia kwantowa Gęstość ...
Optyka nanostruktur
Sebastian Maćkowski
Instytut FizykiUniwersytet Mikołaja KopernikaAdres poczty elektronicznej: [email protected]: 365, telefon: 611-3250
SL 2008/2009
Studnia kwantowa
SL 2008/2009
Studnia kwantowa
SL 2008/2009
-) efekty ekscytonowe: obserwacja biekscytonu i ekscytonównaładowanych (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
Gęstość stanów
SL 2008/2009
materiał objętościowyspektrum ciągłe
Gęstość stanów
SL 2008/2009
studnia kwantowakwantowanie energii w kierunku prostopadłym do płaszczyzny studni
Gęstość stanów
SL 2008/2009
kropka kwantowakwantowanie energii we wszystkich trzech kierunkach przestrzennych: dyskretne poziomy energetyczne
sztuczny atom!!!
Wytwarzanie kropek
SL 2008/2009
litografia przy użyciu wiązki elektronowej + trawienie chemiczne
zaawansowana technologia
defekty na powierzchni –niska jakość optyczna
Litografia elektronowa
SL 2008/2009
IFPAN
Litografia elektronowa
SL 2008/2009
IFPAN
Litografia
SL 2008/2009
Litografia + trawienie
SL 2008/2009
Kropki litograficzne
SL 2008/2009
Rozszczepienie Zeemana
SL 2008/2009
im większa kropka kwantowa tym mniejsze rozszczepienie Zeemana (oddziaływanie spinu)
Przesunięcie diamagnetyczne
SL 2008/2009
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
SL 2008/2009
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
Kompleksy ekscytonowe
SL 2008/2009
dla silniejszego pobudzeniapojawia się linia emisyjnaponiżej ekscytonu związana z podwójnym ekscytonem -biekscytonem
Kompleksy ekscytonowe
SL 2008/2009
dla rosnących mocy pobudzania kształt linii emisyjnej staje się jeszcze bardziej złożony – wieloekscytony!
Interdyfuzja
SL 2008/2009
selektywna przestrzennie interdyfuzja selektywność zapewniona przez odpowiednio przygotowaną maskę
zaawansowana technologia
względnie dobra jakość optyczna
rozmiary ~ kilkaset nm
Wiązka jonów
SL 2008/2009
Uni Würzburg
Kropka kwantowa „dyfuzyjna”
SL 2008/2009
Kropka kwantowa „dyfuzyjna”
SL 2008/2009
zależność energii emisji od rozmiaru obszaru „kropki”
Wzrost na przełomie
SL 2008/2009
cleaved edge overgrowth – początkowo metoda otrzymywania drutów kwantowych w kształcie litery T
Wzrost na przełomie
SL 2008/2009
kontrola rozmiaru
trudność w dokładnymprzełamaniu próbkiw warunkach UHV
Funkcja falowa w T-QWR
SL 2008/2009
Funkcja falowa w T-QWR
SL 2008/2009
Kropka kwantowa na przełomie
SL 2008/2009
Ekscyton w kropce
SL 2008/2009
bardzo wąskie linie
ekscytonowe Γ~70 µeV
Układ dwóch kropek
SL 2008/2009
zmiana odległości d między studniami prowadzi do wytworzenia układu podwójnych kropek kwantowych (quantum
dot molecule)
Układ dwóch kropek
SL 2008/2009
Epitaksja z użyciem masek
SL 2008/2009
epitaksja z wiązek molekularnych (MBE)
strumienie atomów padają na podłoże pod dobrze określonym kątem
Epitaksja z użyciem masek
SL 2008/2009
Epitaksja z użyciem masek
SL 2008/2009
sekwencja: Zn+Se = uformowanie barieryCd+Se = uformowanie kropekZn+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
Epitaksja z użyciem masek
SL 2008/2009
pojedyncze kropki kwantowe o wąskich liniach emisyjnych
Naturalne kropki kwantowe
SL 2008/2009
Naturalne kropki kwantowe
SL 2008/2009
powierzchnia GaAsw wysokiej próżni
Mody wzrostu
SL 2008/2009
Frank van der Merwe
Stranski-Krastanov
Volmer-Weber
Diagram fazowy
SL 2008/2009
tak powstają kropki kwantowe
Kropki samorosnące
self-assembled, self-organized quantum dots
SL 2008/2009
CdSe/ZnSe QDs CdTe/ZnTe QDs
InAs/GaAs QDs Si/Ge QDs
Korelacje przestrzenne
SL 2008/2009
InAs/GaAs QDs
Korelacje przestrzenne
SL 2008/2009
CdSe/ZnSe QDs
CdTe/ZnTe QDs
