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文檔簡介
1、單量子點-光學(xué)微腔耦合系統(tǒng),作為腔量子電動力學(xué)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(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景而受到人們極大的關(guān)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(jìn)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(gòu),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(xiàn)報道中相當(dāng)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(yīng)。利用腔模與單量子點激子對溫度的響應(yīng)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(dāng)兩者能量共振時,我們觀察到很強的Purcell效應(yīng),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(jìn)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(jìn)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(yīng)。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(yīng)。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(jìn)行了初步的討論與理論計算。在此基礎(chǔ)上,我們對量子點-微腔耦合系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究,首次在單個InGaAs量子點-微腔結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)了激子自旋態(tài)的磁場調(diào)控。利用塞曼效應(yīng),以及抗磁效應(yīng),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(yīng)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(xué)實現(xiàn)
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