基于腔量子電動力學的單個量子點與微腔的耦合與調(diào)控研究.pdf

1、單量子點-光學微腔耦合系統(tǒng)，作為腔量子電動力學在固態(tài)體系中的實現(xiàn)，由于其在未來的新型量子光源，光電子器件以及量子信息處理等領域的廣泛應用前景而受到人們極大的關注與研究熱情。
　　在本論文中，我們針對傳統(tǒng)的利用MBE生長樣品效率低的缺點，利用改進了的MOCVD系統(tǒng)以及FIB等樣品生長與加工方法，制備了包含單層InGaAs/GaAs量子點的微柱形F-P微腔結(jié)構，并通過樣品制備與加工過程的不斷優(yōu)化，得到了具有與目前國際上文獻報道中相當質(zhì)

2、量的樣品。
　　接著，我們研究了在不同溫度下，單量子點中激子與腔模的耦合效應。利用腔模與單量子點激子對溫度的響應不同，通過改變樣品溫度調(diào)節(jié)它們之間的能量差，并在實驗上觀察到腔模與激子能量從非共振到共振區(qū)的轉(zhuǎn)變行為，在光譜上表現(xiàn)為譜峰交叉的形式。當兩者能量共振時，我們觀察到很強的Purcell效應，即量子點的熒光由于其自發(fā)輻射速率的提高被顯著增強。進一步的，通過三能級的理論模擬，我們計算了在不同能量差時量子點激子熒光的強度，理論結(jié)果

3、很好的描述了實驗上觀察到的現(xiàn)象，并且通過理論擬合，我們得出了系統(tǒng)的Purcell系數(shù)。
　　考慮到傳統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)方法無法滿足對單量子點中激子自旋態(tài)與腔模的耦合進行研究的現(xiàn)狀，我們提出了利用磁場研究并調(diào)控量子點-微腔的耦合效應。在這一部分中，我們首先研究了自組織生長單量子點在磁場中的發(fā)光行為。在外加磁場下，我們觀察到了單個InGaAs量子點中激子態(tài)的塞曼分裂和抗磁效應。通過擬合，分別得到了不同量子點中的激子有效g因子以及抗磁系數(shù)γd

4、ia。我們對量子點的尺寸，形貌，以及成分等參數(shù)對g因子和γdia的影響進行了初步的討論與理論計算。在此基礎上，我們對量子點-微腔耦合系統(tǒng)進行了深入研究，首次在單個InGaAs量子點-微腔結(jié)構中實現(xiàn)了激子自旋態(tài)的磁場調(diào)控。利用塞曼效應，以及抗磁效應，我們第一次觀察到了激子在磁場下分裂的兩支自旋態(tài)與腔模的耦合，又由于Purcell效應的作用，使其中一支激子自旋態(tài)的自發(fā)輻射得到了有選擇性的增強，從而在非偏振激發(fā)的條件下，利用腔量子電動力學實現(xiàn)