УДК: 539.23

Электропоглощение полупроводникового нанокубоида

Пономарева И.О., Леонов М.Ю., Косенков А.Г., Рухленко И.Д., Баранов А.В., Федоров А.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Пономарёва И.О., Леонов М.Ю., Косенков А.Г., Рухленко И.Д., Баранов А.В., Фёдоров А.В. Электропоглощение полупроводникового нанокубоида // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 11. С. 43–49.

Ponomareva I.O., Leonov M.Yu., Kosenkov A.G., Rukhlenko I.D., Baranov A.V., Federov A.V. Electroabsorption of a semiconductor nanocuboid [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2015. V. 82. № 11. P. 43–49.

Ссылка на англоязычную версию:

I. O. Ponomareva, M. Yu. Leonov, A. G. Kosenkov, I. D. Rukhlenko, A. V. Baranov, and A. V. Fedorov, "Electroabsorption of a semiconductor nanocuboid," Journal of Optical Technology. 82(11), 749-754 (2015). https://doi.org/10.1364/JOT.82.000749

Аннотация:

Работа посвящена развитию универсальной физической модели электронной подсистемы полупроводникового нанокристалла в форме прямоугольного параллелепипеда – нанокубоида, находящегося во внешнем однородном электрическом поле. В рамках предлагаемой модели вычисляется электропоглощение нанокубоида и проводится сравнительный анализ электропоглощения нанокристаллов с различным соотношением размеров ребер: квантовых точек, наностержней и нанопластин. Показано, что наиболее перспективными для создания электрооптических приборов фотоники являются нанопластины.

Ключевые слова:

полупроводниковые нанокристаллы, квантовые точки, наностержни, нанопластины, эффект Штарка, электропоглощение

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (грант 14.В25.31.0002 и государственное задание № 3.17.2014/К). Минобрнауки РФ также поддерживает М.Ю. Леонова посредством стипендии Президента Российской Федерации для молодых ученых и аспирантов (2013–2015).

Коды OCIS: 160.4236, 300.6500

Список источников:

1. Miller D.A.B., Chemla D.S., Damen T.C., Gossard A.C., Wiegmann W., Wood T.H., Burrus C.A. Band-edge electroabsorption in quantum well structures − the quantum-confined Stark-effect // Phys. Rev. Lett. 1984. V. 53. P. 2173–2176.
2. Miller D.A.B., Chemla D.S., Damen T.C., Gossard A.C., Wiegmann W., Wood T.H., Burrus C.A. Electric-field dependence of optical-absorption near the band-gap of quantum-well structures // Phys. Rev. B. 1985. V. 32. P. 1043–1060.
3. Miller D.A.B., Chemla D.S., Schmitt-Rink S. Relation between electroabsorption in bulk semiconductors and in quantum wells: The quantum-confined Franz-Keldysh effect // Phys. Rev. B. 1986. V. 33. P. 6976–6982.
4. Itskevich I.E., Rybchenko S.I., Tartakovskii I.I., Stoddart S.T., Levin A., Main P.C., Eaves L., Henini M., Parnell S. Stark shift in electroluminescence of individual InAs quantum dots // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76. P. 3932–3934.
5. Jin P., Li C.M., Zhang Z.Y., Liu F.Q., Chen Y.H., Ye X.L., Xu B., Wang Z.G. Quantum-confined Stark effect and built-in dipole moment in self-assembled InAs/GaAs quantum dots // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 2791–2793.
6. Zhang T.Y., Zhao W. Franz-Keldysh effect and dynamical Franz-Keldysh effect of cylindrical quantum wires // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. P. 245337.
7. Kruchinin S.Yu., Fedorov A.V. Spectroscopy of persistent hole burning in the quantum dot-matrix system: Quantum-confined stark effect and electroabsorption // Phys. Solid State. 2007. V. 49. P. 968–975.
8. Spector H.N., Lee J. Stark effect in the optical absorption in cubical quantum boxes // Physica B. 2007. V. 393. P. 94–99.
9. Bennett A.J., Patel R.B., Skiba-Szymanska J., Nicoll C.A., Farrer I., Ritchie D.A., Shields A.J. Giant Stark effect in the emission of single semiconductor quantum dots // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 97. P. 031104.
10. Chaisakul P., Marris-Morini D., Rouifed M.S., Frigerio J., Isella G., Chrastina D., Coudevylle J.R., Le Roux X., Edmond S., Bouville D., Vivien L. Strong quantum-confined Stark effect from light hole related direct-gap transitions in Ge quantum wells // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 120. P. 191107.
11. Achtstein A.W., Prudnikau A.V., Ermolenko M.V., Gurinovich L.I., Gaponenko S.V., Woggon U., Baranov A.V., Leonov M.Yu., Rukhlenko I.D., Fedorov A.V., Artemyev M.V. Electroabsorption by 0D, 1D, and 2D nanocrystals: a Comparative study of CdSe colloidal quantum dots, nanorods, and nanoplatelets // ACS Nano. 2014. V. 8. P. 7678–7686.
12. Oukerroum A., Feddi E., Bosch Bailach J., Martinez-Pastor J., Dujardin F., Assaid E. On the anomalous Stark effect in a thin disc-shaped quantum dot // J. Phys.: Condens. Matter. 2010. V. 22. P. 375301.

13. Ritter S., Gartner P., Baer N., Jahnke F. Anomalous Stark effect in semiconductor quantum dots // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 165302.
14. Ramanathan S., Petersen G., Wijesundara K., Thota R., Stinaff E.A., Kerfoot M.L., Scheibner M., Bracker A.S., Gammon D. Quantum-confined Stark effects in coupled InAs/GaAs quantum dots // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 102. P. 213101.
15. Nann T., Skinner W.M. Quantum dots for electro-optic devices // ACS Nano. 2011. V. 5. P. 5291–5295.
16. Thoma J., Liang B., Reyner C., Ochalski T., Williams D., Hegarty S.P., Huffaker D., Huyet G. Electro-optic properties of GaInAsSb/GaAs quantum well for high-speed integrated optoelectronic devices // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 102. P. 013120.
17. Ikehara H., Goto T., Kamiya H., Arakawa T., Kokubun Y. Hitless wavelength-selective switch based on quantum well second-order series-coupled microring resonators // Opt. Exp. 2013. V. 21. P. 6377–6390.
18. Fedorov A.V., Baranov A.V., Masumoto Y. Coherent control of optical-phonon-assisted resonance secondary emission in semiconductor quantum dots // Opt. Spectrosc. 2002. V. 93. P. 52–60.
19. Fedorov A.V., Baranov A.V., Masumoto Y. Acoustic phonon problem in nanocrystal-dielectric matrix systems // Solid State Commun. 2003. V. 122. P. 139–144.
20. Rukhlenko I.D., Fedorov A.V. Penetration of electric fields induced by surface phonon modes into the layers of a semiconductor heterostructure // Opt. Spectrosc. 2006. V. 101. P. 253–264.
21. Rukhlenko I.D., Fedorov A.V. Propagation of electric fields induced by optical phonons in semiconductor heterostructures // Opt. Spectrosc. 2006. V. 100. P. 238–244.
22. Baranov A.V., Davydov V., Fedorov A.V., Ren H.W., Sugou S., Masumoto Y. Coherent control of stress-induced InGaAs quantum dots by means of phonon-assisted resonant photoluminescence // Phys. Status Solidi B. 2001. V. 224. P. 461.
23. Ushakova E.V., Litvin A.P., Parfenov P.S., Fedorov A.V., Artemyev M., Prudnikau A.V., Rukhlenko I.D., Baranov A.V. Anomalous size-dependent decay of low-energy luminescence from PbS quantum dots in colloidal solution // ACS Nano. 2012. V. 6. P. 8913–8921.
24. Fedorov A.V., Baranov A.V., Rukhlenko I.D., Masumoto Y. New many-body mechanism of intraband carrier relaxation in quantum dots embedded in doped heterostructures // Solid State Commun. 2003. V. 128. P. 219–223.
25. Fedorov A.V., Baranov A.V. Relaxation of charge carriers in quantum dots with the involvement of plasmonphonon modes // Semiconductors. 2004. V. 38. P. 1065–1073.
26. Fedorov A.V., Baranov A.V. Intraband carrier relaxation in quantum dots mediated by surface plasmon-phonon excitations // Opt. Spectrosc. 2004. V. 97. 56–67.
27. Kruchinin S.Yu., Fedorov A.V., Baranov A.V., Perova T. S., Berwick K. Double quantum dot photoluminescence mediated by incoherent reversible energy transport // Phys. Rev. B. 2010. V. 81. P. 245303.
28. Kruchinin S.Yu., Fedorov A.V., Baranov A.V., Perova T.S., Berwick K. Electron-electron scattering in a double quantum dot: Effective mass approach // J. Chem. Phys. 2010. V. 133. P. 104704.
29. Fedorov A.V., Rukhlenko I. D., Baranov A.V., and Kruchinin S.Y. Optical Properties of Semiconductor Quantum Dots. Saint Petersburg: Nauka, 2011.