Коррелированные наведенные электронные и спиновые "решетки" в наноструктурированных образцах CdSe/CdS
В.В. Самарцев, Т.Г. Митрофанова
Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН, г. Казань, 420029, Россия
Аннотация
Показана возможность и рассмотрены условия наведения в полупроводниковой пленке с наночастицами CdSe/CdS (являющимися квантовыми точками) коррелированных электронных и спиновых «решеток», причем наведение коррелированных спиновых «решеток» на квантовых точках рассмотрено впервые. Возбуждение пленки CdSe/CdS предлагается осуществлять в условиях двухквантового режима двумя скрещенными (под углом 60° фемтосекундными лазерными пучками, благодаря чему в области возбуждения пленки одновременно формируются две неравновесные «решетки». В случае, когда поляризации возбуждающих фемтосекундных импульсов одинаковы, в среде формируются наведенные электронные «решетки». Если же поляризации возбуждающих импульсов взаимно перпендикулярны, то формируются наведенные спиновые «решетки». Те же фемтосекундные импульсы возбуждают электроны наночастиц CdSe/CdS в суперпозиционное состояние, в котором они генерируют сигнал свободно-индуцированного спада (free induction decay), играющий в предлагаемой экспериментальной схеме роль пробного импульса. Сигнал свободно-индуцированного спада дифрагирует на индуцированных лазерным излучением «решетках» в двух взаимно противоположных направлениях. Дифрагированные сигналы будут полностью коррелированными, то есть идентичными. Их волновой фронт может нести коррелированные динамические голограммы. В работе обсуждаются и другие возможные приложения коррелированных «решеток» (в спинтронике и когерентной фемтосекундной лазерной спектроскопии).
Ключевые слова: коррелированные сигналы, квантовые точки, наведенные электронные и спиновые «решетки», поляризация, схема совпадений, время необратимой релаксации, когерентная спектроскопия, спинтроника
Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Программы Президиума РАН «Актуальные проблемы физики низких температур», также Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 17-02-00701а).
Литература
1. Иванин К.В., Леонтьев А.В., Лобков В.С., Петрушкин С.В., Самарцев В.В. Фемтосекундные когерентные переходные процессы в полупроводниках и гетероструктурах и возможность создания полупроводникового лазерного рефрижератора // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2010. – Т. 152, кн. 2. – С. 87–97.
2. Иванин К.В., Леонтьев А.В., Лобков В.С., Самарцев В.В. Фемтосекундная диагностика ультрабыстрых процессов в гетероструктуре GaAs/AlGaAs с использованием дифракционной оптики // Материалы 6-й Межд. науч. школы «Наука и инновации – 2011». – Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2011. – С. 98–100.
3. Моисеев С.А., Невельская Н.Л., Штырков Е.И. Оптические переходные решетки в средах с фазовой памятью // Оптика и спектроскопия. – 1995. – Т. 79, № 3. – С. 382–416.
4. Leontyev A.V., Ivanin K.V., Mitrofanova T.G., Lobkov V.S., Samartsev V.V. Electron dynamics at GaAs-AlGaAs heterojunction studied by ultrafast spectroscopy // J. Phys.: Conf. Ser. – 2013. – V. 478. – Art. 012020, P. 1–4. – doi: 10.1088/1742-6596/478/1/012020.
5. Леонтьев А.В., Иванин К.В., Митрофанова Т.Г., Самарцев В.В., Хасанов О.Х. Фемтосекундная когерентная спектроскопия четырехволнового смешения и спектроскопия наведенных «решеток» в полупроводниковых гетероструктурах (типа GaAs/AlGaAs) при комнатной температуре // Изв. РАН. Сер. Физ. – 2014. – Т. 78, № 3. – С. 276–279.
6. Leontiev A.V., Lobkov V.S., Mitrofanova T.G., Samartsev V.V., Shmelev A.G. ``Entangled'' free-induction decay in CdS crystal under two-photon excitation by two crossed laser beams // Laser Phys. Lett. – 2012. – V. 9, No 9. – P. 654–657. – doi: 10.7452/lapl.201210055.
7. Жарков Д.К. Шмелев А.Г., Леонтьев А.В., Лобков В.С., Самарцев В.В. Люминесцентные свойства полупроводниковых наноструктур на основе CdS и CdSe // Когерентная оптика и оптическая спектроскопия: XVIII Межд. молодеж. науч. шк.: Сб. ст. – Казань: Казан. ун-т, 2014. – С. 109–112.
8. Chon J.W.M., Gu M. Three-photon excited band edge and trap emission of CdS semiconductor nanocrystals // Appl. Phys. Lett. – 2004. – V. 84, No 22. – P. 4472–4475. – doi: 10.1063/1.1755420.
9. Samartsev V.V., Mitrofanova T.G. Correlated stimulated photon echo signals under three-photon femtosecond excitation of CdSe-CdS colloidal quantum dots // Laser Phys. – 2016. – V. 26, No 12. – Art. 125203, P. 1–4. – doi: 10.1088/1054-660X/26/12/125203.
10. Einstein A., Podolsky B., Rosen N. Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete? // Phys. Rev. – 1935. – V. 47. – P. 777–780. – doi: 10.1103/PhysRev.47.777.
11. Новотный Л., Хехт Б. Основы нанооптики. – М.: Физматлит, 2009. – 482 с.
12. Hillmann F., Voight J., Redlin H. Two-photon excited photon echo in CdS // Appl. Phys. Lett. – 2000. – V. 77, No 25. – P. 4181–4183. – doi: 10.1063/1.1335847.
13. Samartsev V.V. Correlated photons and their applications. – Cambridge (UK): CISP, 2015. – 182 p.
14. Boyd R.W. Nonlinear optics. – San-Diego: Acad. Press, 1992. – 439 p.
15. Леонтьев А.В., Митрофанова Т.Г., Самарцев В.В., Хасанов О.Х. Двухквантовый коррелятор фотонов в режиме свободно индуцированного спада в сульфиде кадмия при комнатной температуре // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2013. – Т. 155, кн. 1. – С. 90–98.
16. Samartsev V.V., Leontiev A.V., Mitrofanova T.G. Femtosecond correlated photon echo in CdS crystal under two-photon excitation by two pairs of crossed laser beams // Laser Phys. – 2015. – V. 25, No 7. – Art. 075202, P. 1–4. – doi: 10.1088/1054-660X/25/7/075202.
17. Samartsev V.V., Mitrofanova T.G. Correlated signals of the accumulated photon echo on CdSe – CdS quantum dots // J. Phys.: Conf. Ser. – 2017. – V. 859. – Art. 012014, P. 1–5. – doi: 10.1088/1742-6596/859/1/012014.
18. Samartsev V.V., Mitrofanova T.G. Correlated signals of cluster superfluorescence under two- and three-photon excitation of CdSe/CdS nanostructures // EPJ Web of Conf. – 2017. – V. 161. – Art. 03011. – doi: 10.1051/epjconf/201716103011.
19. Zutic I., Fabian J., Das Sarma S. Spintronics: Fundamentals and applications // Rev. Mod. Phys. – 2004. – V. 76, No 2. – P. 323–410.
20. Samartsev V.V., Leontiev A.V., Mitrofanova T.G. Femtosecond correlated transient holography in CdS crystal under two-quantum excitation // J. Phys.: Conf. Ser. – 2016. – V. 714. – Art. 012014, P. 1–5. – doi: 10.1088/1742-6596/714/1/012014.
21. Самарцев В.В., Никифоров В.Г. Фемтосекундная лазерная спектроскопия. – М.: Тровант, 2017. – 401 с.
Поступила в редакцию
23.11.17
Самарцев Виталий Владимирович, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник
Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН
ул. Сибирский тракт, д. 10/7, г. Казань, 420029, Россия
E-mail: samartsev@kfti.knc.ru
Митрофанова Татьяна Геннадьевна, научный сотрудник
Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН
ул. Сибирский тракт, д. 10/7, г. Казань, 420029, Россия
E-mail: tagemi@mail.ru
Для цитирования: Самарцев В.В., Митрофанова Т.Г. Коррелированные наведенные электронные и спиновые «решетки» в наноструктурированных образцах CdSe/CdS // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2018. – Т. 160, кн. 1. – С. 116–125.
For citation: Samartsev V.V., Mitrofanova T.G. Correlated induced electron and spin “gratings” in nanostructured CdSe/CdS. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2018, vol. 160, no. 1, pp. 116–125. (In Russian)
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
