Оптическое зондирование квантово-размерных гетероструктур
Оптическое зондирование квантово-размерных гетероструктур: исследование взаимодействия излучения с волноводными GaAs/AlGaAs гетероструктурами с активной областью гибридного типа «Квантовые яма-точки».
Современные нанотехнологии открывают уникальные возможности для создания искусственных материалов с заданными оптическими свойствами. Гетероструктуры GaAs/AlGaAs c квантово-размерной активной областью на основе квантовых ям (КЯ) и квантовых точек (КТ), представляют собой перспективные строительные блоки для разработки новых оптоэлектронных приборов и фотонных интегральных схем.
Одной из самых ценных особенностей квантово-размерных структур является возможность гибкого варьирования длины волны поглощения или излучения, что практически недостижимо в приборах на основе объемных материалов. В то же время, структурам на основе квантовых ям и квантовых точек присущи свои недостатки, связанные в первую очередь с низкой плотностью массивов квантовых точек и значительными упругими напряжениями в квантовых ямах. Относительно недавно была создана новая квантово-размерная структура гибридного типа, получившая рабочее название «квантовые яма-точки (КЯТ)». Их можно рассматривать как InGaAs/GaAs квантовую яму со значительными модуляциями по толщине и составу, либо как сверхплотный массив мелких InGaAs квантовых точек, представляющих собой In-обогащенные области внутри КЯ.
Обнаружено, что квантовые яма-точки лишены некоторых недостатков как КЯ, так и КТ, но сохраняют их ключевые преимущества. В частности, последовательный рост более 15 монослоев КЯТ не сопровождается образованием дислокаций, что невозможно для КЯ без применения сложных техник компенсации упругих напряжений. Показано, что приборы на основе КЯТ обладают значительно большим усилением (поглощением) по сравнению с приборами на основе КТ.
На текущий момент свойства КЯТ изучены не полностью, что открывает широкое поле для исследований в рамках данного проекта.
Студенты смогут:
• Ознакомиться с основами зонной теории твердого тела и квантования энергии в квантово-размерных структурах.
• Изучить принципы работы лазеров и фотодетекторов на основе полупроводниковых гетероструктур.
• Освоить методы экспериментального исследования полупроводниковых наноструктур такие, как спектроскопия фотолюминесценции, электролюминесценции, фоточувствительности.
• Освоить методы обработки экспериментальных данных с применением автоматизации в Origin Lab.
• Принять участие в эксперименте по измерению поглощения/усиления в гетероструктурах на основе квантовых яма-точек.
• Проанализировать полученные результаты и сделать выводы о влиянии параметров гетероструктуры на ее оптические свойства.
Требования к участникам (в порядке уменьшения приоритета):
• Аккуратность, внимательность и осторожность (это важно в обращении с высокоточным лабораторным оборудованием).
• Способность быстро усваивать и анализировать новый материал, усваивая основные принципы.
• Знание основ физики полупроводников и оптики, а также опыт работы в лаборатории будет очень приветствоваться.
Руководитель проекта - Антон Харченко