Тип проекта: РФФИ-мол_а
Название проекта: «Экспериментальное исследование экситон-экситонного и экситон-электронного взаимодействия в высококачественных структурах с квантовыми ямами GaAs»
Руководитель проекта: А. В. Трифонов
№ РФФИ: 18-32-00516
Начало проекта: 2018
Конец проекта: 2020
Исполнители:
А. С. Курдюбов
Аннотация: Проект направлен на экспериментальное исследование фундаментальных процессов экситон-экситонного и экситон-электронного взаимодействия в модельных системах, представляющих собой высококачественные полупроводниковые гетероструктуруы с квантовыми ямами. Нелинейность оптического отклика в экситонной области спектра, важная для многих практических применений, в первую очередь определяется именно этими процессами. Задачей предлагаемого исследования является изучение экситонных нелинейностей, проявляющихся при относительно слабых оптических накачках. Проект базируется на использовании высококачественных структур с минимальной величиной неоднородного уширения экситонных переходов. Подавление неоднородного уширения делает возможным аккуратное исследование динамики экситонного рассеяния по изменению формы и положения экситонных линий в спектрах отражения при увеличении плотности оптической накачки. В проекте планируется произвести прецизионное изучение поведения спектрального контура экситонных линий при дополнительной подсветке монохроматическим излучением с варьируемой длиной волны. Это позволит изучить зависимость спектральной ширины, положения и интенсивности экситонных линий от мощности подсветки, ее спектрального состава и от температуры образца. Изменение температуры позволит установить роль рассеяния экситонов на тепловых фононах. Результаты стационарных спектроскопических измерений будут дополнены прямым изучением динамики экситонного рассеяния с использованием импульсных экспериментов типа накачки-зондирования, в которых спектры отражения от исследуемой структуры будут регистрироваться как функция задержки импульсов зондирования по отношению к импульсам накачки. Сочетание импульсного метода накачки-зондирования с описанным выше методом прямого определения параметров экситонных состояний по анализу спектра отражения до настоящего момента никем не применялось. Результатами исследования будут экспериментально определенные параметры процессов, приводящих к экситонной нелинейности в исследуемых высококачественных структурах. Значения этих параметров важны для разработки приборов, использующих экситон-поляритонную нелинейность.
Annotation: The goal of the project is experimental study of fundamental processes of exciton-exciton and exciton-carriers interaction in model systems such as high-quality semiconductor heterostructures with quantum wells. Nonlinear optical response in excitonic region of optical spectra is primarily controlled by these processes. Nonlinear optical response is very important for many practical applications. The aim of the proposed project is to study excitonic nonlinearities, which manifest themselves under the weak optical excitation. The project is based on high quality heterostructures with the smallest value of inhomogeneous broadening of excitonic transitions. The suppression of inhomogeneous broadening allows one to carefully study the dynamics of exciton scattering analyzing the shape and position of the exciton lines in the reflectance spectra measured at various densities of optical pumping. In the project, a precise study of the spectral contour of exciton lines measured in the presence of additional illumination by monochromatic radiation with variable wavelength is planned. It makes possible to study the dependence of the spectral width, position, and intensity of the exciton lines on the illumination power, its spectral composition, and the sample temperature. To establish the role of scattering of excitons by thermal phonons the temperature-varied experiments will be performed. The results of the stationary spectroscopic measurements will be supplemented by a direct study of the dynamics of exciton scattering using pump-probe experiments, in which the reflection spectra from the structure under study will be detected as a function of the delay between the probe and pump pulses. The combination of pump-probe spectroscopy with the above mentioned direct determination of the excitonic state parameters from the analysis of reflectance spectra has not been exploited so far. The results of the investigation will be the experimentally determined parameters of the processes leading to the exciton nonlinearity in the high-quality structures under study. The values of these parameters are important for the development of devices based on the exciton-polariton nonlinearity.
Название проекта: «Экспериментальное исследование экситон-экситонного и экситон-электронного взаимодействия в высококачественных структурах с квантовыми ямами GaAs»
Руководитель проекта: А. В. Трифонов
№ РФФИ: 18-32-00516
Начало проекта: 2018
Конец проекта: 2020
Исполнители:
А. С. Курдюбов
Аннотация: Проект направлен на экспериментальное исследование фундаментальных процессов экситон-экситонного и экситон-электронного взаимодействия в модельных системах, представляющих собой высококачественные полупроводниковые гетероструктуруы с квантовыми ямами. Нелинейность оптического отклика в экситонной области спектра, важная для многих практических применений, в первую очередь определяется именно этими процессами. Задачей предлагаемого исследования является изучение экситонных нелинейностей, проявляющихся при относительно слабых оптических накачках. Проект базируется на использовании высококачественных структур с минимальной величиной неоднородного уширения экситонных переходов. Подавление неоднородного уширения делает возможным аккуратное исследование динамики экситонного рассеяния по изменению формы и положения экситонных линий в спектрах отражения при увеличении плотности оптической накачки. В проекте планируется произвести прецизионное изучение поведения спектрального контура экситонных линий при дополнительной подсветке монохроматическим излучением с варьируемой длиной волны. Это позволит изучить зависимость спектральной ширины, положения и интенсивности экситонных линий от мощности подсветки, ее спектрального состава и от температуры образца. Изменение температуры позволит установить роль рассеяния экситонов на тепловых фононах. Результаты стационарных спектроскопических измерений будут дополнены прямым изучением динамики экситонного рассеяния с использованием импульсных экспериментов типа накачки-зондирования, в которых спектры отражения от исследуемой структуры будут регистрироваться как функция задержки импульсов зондирования по отношению к импульсам накачки. Сочетание импульсного метода накачки-зондирования с описанным выше методом прямого определения параметров экситонных состояний по анализу спектра отражения до настоящего момента никем не применялось. Результатами исследования будут экспериментально определенные параметры процессов, приводящих к экситонной нелинейности в исследуемых высококачественных структурах. Значения этих параметров важны для разработки приборов, использующих экситон-поляритонную нелинейность.
Annotation: The goal of the project is experimental study of fundamental processes of exciton-exciton and exciton-carriers interaction in model systems such as high-quality semiconductor heterostructures with quantum wells. Nonlinear optical response in excitonic region of optical spectra is primarily controlled by these processes. Nonlinear optical response is very important for many practical applications. The aim of the proposed project is to study excitonic nonlinearities, which manifest themselves under the weak optical excitation. The project is based on high quality heterostructures with the smallest value of inhomogeneous broadening of excitonic transitions. The suppression of inhomogeneous broadening allows one to carefully study the dynamics of exciton scattering analyzing the shape and position of the exciton lines in the reflectance spectra measured at various densities of optical pumping. In the project, a precise study of the spectral contour of exciton lines measured in the presence of additional illumination by monochromatic radiation with variable wavelength is planned. It makes possible to study the dependence of the spectral width, position, and intensity of the exciton lines on the illumination power, its spectral composition, and the sample temperature. To establish the role of scattering of excitons by thermal phonons the temperature-varied experiments will be performed. The results of the stationary spectroscopic measurements will be supplemented by a direct study of the dynamics of exciton scattering using pump-probe experiments, in which the reflection spectra from the structure under study will be detected as a function of the delay between the probe and pump pulses. The combination of pump-probe spectroscopy with the above mentioned direct determination of the excitonic state parameters from the analysis of reflectance spectra has not been exploited so far. The results of the investigation will be the experimentally determined parameters of the processes leading to the exciton nonlinearity in the high-quality structures under study. The values of these parameters are important for the development of devices based on the exciton-polariton nonlinearity.
Publications:
- A. V. Trifonov, E. S. Khramtsov, K. V. Kavokin, I. V. Ignatiev, A. V. Kavokin, Y. P. Efimov, S. A. Eliseev, P.Yu. Shapochkin, and M. Bayer, Nanosecond Spin Coherence Time of Nonradiative Excitons in GaAs/AlGaAs Quantum Wells, Phys. Rev. Lett. 122, 147401 (2019)
Russian (Russia) 
English (United Kingdom)