WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Фурье-анализ показывает, что интерференция между осцилляциями интенсивности за счет толщины образца и обнаруженными резонансами отсутствует. Таким образом, фон может быть вычтен из спектров отражения, а Отметим, что Al0.9Ga0.1As обладает достаточно высоположение этих особенностей в спектрах отражения мокой химической активностью и имеет тенденцию окисжет быть определено в соответствии с работой [8]. Мы ляться при нормальных условиях, в результате чего считаем, что часть обнаруженных резонансов возникает образуется оксид с малым коэффициентом преломления в результате взаимодействия между падающими фотона(n = 1.55). Наличие оксидного слоя приводит к уменьми и модами утечки фотонного кристалла при резонансе шению эффективного показателя преломления фотоннопо частоте и волновому вектору. Следует отметить, что го кристалла и сдвигу расчетных дисперсионных кривых энергии особенностей зависят от поляризации падаюв область более высоких энергий. Поскольку толщину щего света, а также от направления симметрии ( -K оксидного слоя трудно определить с высокой точностью, или -M), которые повторяются с периодичностью 60, данная величина была использована в качестве подгосоответствующей симметрии гексагональной решетки.

ночного параметра при расчете структуры фотонных Таким образом, обнаруженные особенности позволяют зон.

идентифицировать дисперсию тех зон, которые взаимоСтруктура фотонных зон, рассчитанная с помощью действуют с внешними фотонами.

метода плоских волн (для 441 плоской волны с точностью не хуже 0.1%) для исследуемого образца, находится в хорошем соответствии с частотами и волновыми векторами экспериментально обнаруженных особенностей (см. рис. 4). Следует отметить, что кроме идентифицированных резонансных особенностей в спектрах отражения присутствуют особенности, не совпадающие с расчетными модами. Здесь можно выделить несколько причин возникновения указанных расхождений: конечные размеры реального фотонного кристалла, полуэмпирический характер оценки его эффективного показателя преломления и геометрические дефекты. Как отмечалось выше, дефекты в фотонном кристалле могут приводить к локализации света. В результате перекрытия электромагнитных полей таких состояний возможно появление „минизон“ в спектрах собственных мод фотонного кристалла [9]. Таким образом, при нарушении симметрии фотонного кристалла возникает область, в которой моРис. 3. Спектры отражения структуры с фотонным кристалгут существовать электромагнитные волны с частотами, лом, измеренные для света с TM-поляризацией, падающего соответствующими запрещенной зоне всей структуры.

вдоль направления -K в диапазоне углов 5-35, и исходной структуры (reference) при 5. Стрелками отмечены резонанс- Спектры фотолюминесценции фотонного кристалла и ные особенности типа Фано-резонансов. исходной структуры, измеренные при малом угле региФизика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Оптические исследования двумерного фотонного кристалла с квантовыми точками InAs/InGaAs... цию, мы обнаружили 3-кратное увеличение интенсивности пика по сравнению с интенсивностью излучения исходной структуры на той же длине волны. Увеличение интенсивности фотолюминесценции может быть связано с эффектом Пурселя [10,11]. Его относительно малая величина, вероятно, связана с безызлучательной рекомбинацией носителей на поверхностях фотонного кристалла, полученных реактивным травлением.

5. Заключение Двумерный полупроводниковый фотонный кристалл с квантовыми точками InAs/InGaAs в качестве активной области получен с помощью методов электроннолучевой литографии и реактивного ионного травления.

Рис. 5. Спектры фотолюминесценции (PL) с угловым разРезультаты исследований методом спектроскопии отрарешением (R = 5) структуры с фотонным кристаллом и исходной (reference) структуры, измеренные вдоль направ- жения находятся в хорошем соответствии с дисперсиления симметрии -K при плотности накачки 630 Вт/см2.

онными кривыми, полученными методом плоских волн.

Пунктирная линия — спектр фотолюминесценции исходной Фотолюминесценция с угловым разрешением позволила структуры при плотности оптической накачки, эффективно исследовать спектральные и угловые зависимости раучитывающей безызлучательную рекомбинацию. На вставке — диационных мод утечки. Обнаружено трехкратное увеугловая зависимость длины волны резонансного пика.

личение интенсивности фотолюминесценции квантовых точек InAs/InGaAs на резонансной частоте. Применение самоорганизующихся КТ в качестве активной области и дальнейшая оптимизация технологии получения фотонстрации и нормированные на площадь активной области, ных кристаллов представляется перспективным направпредставлены на рис. 5. Отметим 6-кратное падение лением как в фундаментальных исследованиях оптичеинтенсивности люминесценции структуры с фотонным ских свойств фотонных структур, так и в разработке и кристаллом по сравнению с исходной структурой. Дансоздании эффективных оптоэлектронных приборов.

ный эффект объясняется достаточно большим отношением поверхности фотонного кристалла к его объему, Работа поддержана РФФИ, Программой фундамена также присутствием центров безызлучательной ретальных исследований РАН „Низкоразмерные квантовые комбинации на поверхностях, полученных реактивным структуры“, программой Отделения физики и астроноионным травлением. Это в свою очередь приводит к мии РАН „Новые материалы и структуры“, грантом эффективному снижению плотности оптической накачки президента РФ (НШк-2223.2003.2).

структуры с фотонным кристаллом. Таким образом, для Авторы благодарны В.М. Бусову и С.И. Трошкову за того чтобы учесть безызлучательную рекомбинацию, исследования структур методом растровой электронной необходимо снизить уровень накачки исходной струкмикроскопии, а также компании „Интерфейс“ г. Москва туры. При этом в случае КТ достаточно найти тот за предоставленное оборудование для проведения элекуровень оптической накачки, при котором энергии и тронной литографии.

интенсивность основного (GS) и первого возбужденного (FES) состояний КТ исходной структуры и структуры с фотонным кристаллом сопоставимы.

Список литературы Отметим также появление нового пика в коротковолновой части спектра, отсутствующего в спектре фотолю[1] E. Yablonovitch. Phys. Rev. Lett., 58, 2059 (1987).

минесценции исходной структуры. Данный пик не связан [2] S. John. Phys. Rev. Lett., 58, 2486 (1987).

с каким-либо возбужденным состоянием КТ InAs. Ана- [3] T.F. Krauss, R.M. De La Rue. Progl. Quant. Electron., 23, (1999).

лиз спектров фотолюминесценции при различных углах [4] Е.М. Аракчеева, А.В. Нащекин, В.А. Соловьев, Е.М. Танрегистрации R показал, что данный пик сдвигается в клевская, М.В. Максимов, С.Г. Конников, С.А. Гуревич, длинноволновую сторону с увеличением R (см. вставку Н.Н. Леденцов. ЖТФ, 75, 78 (2005).

к рис. 5). Предполагается, что возникновение этого пика [5] K. Bush, S. John. Phys. Rev. Lett., 83, 967 (1999).

и его угловая зависимость обусловлены высокой плотно[6] F. Bassani, G. Pastori-Parravicini. Electronic States and стью радиационных мод при частотах, соответствующих Optical Transitions in Solids (Pergamon Press, Oxford, местам пересечения фотонных зон.

1975).

Учитывая фактор заполнения f, невысокое рассеяние [7] V.N. Astratov, I.S. Culshaw, R.W. Stevenson, D.M. Whittaker, ( 5%) лазерного луча поверхностью фотонного криM.S. Skolnick, T.F. Krauss, R. De La Rue. J. Lightwave сталла и поверхностную безызлучательную рекомбина- Technol., 17, 2050 (1999).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 838 С.А. Блохин, О.А. Усов, А.В. Нащекин, Е.М. Аракчеева, Е.М. Танклевская, С.Г. Конников, А.Е. Жуков [8] K. Koshino. Phys. Rev. B, 67, 165 213 (2003).

[9] M.A. Kaliteevski, J.M. Martinez, D. Cassagne, J.P. Albert, S. Brand, R.A. Abram, J. Phys. Condens. Matter, 15, (2003).

[10] M. Boroditsky, R. Vrijen, T.F. Krauss, R. Coccioli, R. Bhat, E. Yablonovitch. J. Lightwave Technol., 17, 2096 (1999).

[11] H.Y. Ryu, J.K. Hwang, D.S. Song, I.Y. Han, Y.H. Lee, D.H. Jang. Appl. Phys. Lett., 78, 1174 (2001).

Редактор Л.В. Шаронова Optical studies of 2D photonic crystal based on InAs/InGaAs quantum dots S.A. Blokhin+, O.A. Usov+, A.V. Nashchekin+, E.M. Arakcheeva+, E.M. Tanklevskaya+, S.G. Konnikov+, A.E. Zhukov+, M.V. Maximov+, N.N. Ledentsov+,, V.M. Ustinov+ Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St. Petersburg, Russia Institut fur Festkorperphysik, Technische Universitat, D-10623 Berlin, Germany

Abstract

A two-dimensional photonic crystal with hexagonal lattice of air-holes is patterned into GaAs/AlGaAs planar waveguide containing InAs/InGaAs quantum dots. Variableangle reflectivity spectroscopy is used to map out the photonic band structure. Fano-type resonances observed in the measured reflectivity spectra in TM (TE) polarization along the -K ( -M) lattice direction are attributed to resonance coupling of the optically active photonic bands to external light. Angle-resolved photoluminescence measurements are shown to trace the band structure of the leaky mode. The revealed 3-fold emission intensity enhancement of photonic crystals is ascribed to Purcell effect.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.