Отчет 55 с., 4 ч., 12 рис - реферат

Реферат

Отчет 55 с., 4 ч., 12 рис..

< Полупроводниковые гетероструктуры, квантовые ямы, оптическая спектроскопия, резидентные носители, квантовый компьютер, спиновая память >

Одной из основных задач исследований на данном этапе являлось изучение влияния мозаичного электрода на время жизни спиновой ориентации в структурах с квантовыми ямами на основе GaAs/AlGaAs. Кроме того, исследовались спектры и кинетика люминесценции гетероструктур Zn_{1- x} Mn_x Te/Zn_{1- y} Mg_y Te с концентрацией магнитоактивного иона Mn в 3% и 20%. Для изучения влияния сверхтонкого взаимодействия на динамику локализованного электронного спина была разработана теоретическая модель, описывающая временную эволюцию обменно-связанной электронно-ядерной системы. В рамках оригинальной модели параллельной квантовой памяти описано неразрушающее взаимодействие света с долгоживущей спиновой подсистемой.

Исследование спиновой динамики в структурах с мозаичным электродом осуществлялось с использованием фотоиндуцированного магнитооптического эффекта Керра. Изучалась зависимость кинетики регистрируемого сигнала от величины напряжения смешения, приложенного к электроду. Теоретический анализ эволюции электронного спина в ядерном поле производился в предположении равномерного распределения электронной плотности по всем ядрам (модель ящика).

При построении модели параллельной квантовой памяти выведены в параксиальном приближении уравнения распространения сигнальной волны. Полученное решение обобщено на наклонное распространение как для обмена состояниями между спиновой и полевой подсистемами, так и для перепутывания спинового поляритона со световым сигналом.

Основные результаты данного этапа:

1. Из серии предварительно выращенных гетероструктур с одиночной квантовой ямой выбран образец, имеющий оптимальные спектроскопические параметры.

2. Методом электронной нанолитографии на внешнюю поверхность образца нанесен золотой электрод, содержащий регулярную систему отверстий субмикронного диаметра.

3. Методом магнитооптического эффекта Керра изучена динамика спиновых состояний в исследуемом образце как функция приложенного к электроду внешнего смещения и магнитного поля.

4. Установлено, что приложение отрицательного электрического смещения сопровождается значительным увеличением времени жизни электронного спина. Тем самым продемонстрирована принципиальная возможность использования мозаичных электродов для реализации спиновой памяти на структурах с GaAs квантовыми ямами.

5. Найдены оптитмальные параметры процесса обработки поверхности гетероструктур с помощью электронного нанолитографа для получения регулярной системы латерально ограниченных участков.

6. Получено точное решение модельной задачи об электронном спине 1/2 контактно взаимодействующим с большим числом ядерных спинов. Показана существенная зависимость наблюдаемых в экспериментах величин от ядерного состояния, для которого указаны методы расчета, пригодные для интерпретации широкого класса экспериментов.

7. Предсказана возможность появления эффекта эха в динамике электронного спина квантовой точки после p-импульса магнитного поля.

8. Методом молекулярной пучковой эпитаксии выращены периодические структуры с магнитными квантовыми ямами (КЯ) и немагнитными барьерами Zn_{1- x} Mn_x Te/Zn_{1- y} Mg_y Te с концентрацией Mn в ямах 3% и 20%, и концентрацией Mg в барьерах 35%.

9. В интервале температур 10 – 84 К исследованы спектры и кинетика люминесценции выращенных структур. Анализ спектров показал, что в исследуемых системах реализуется инверсная заселенность состояний тяжелого экситона, при которой интенсивность излучения верхней зеемановской компоненты экситона больше, чем интенсивность излучения нижней.

10. Установлено, что экситонная люминесценция структур имеет ярко выраженный неравновесный характер. Это доказывает большую эффективность переноса возбуждения экситонной системы в 3d-оболочку ионов Mn²⁺ .