загрузка...
загрузка...
На головну

Ефект квант-екситонного взаємодії

«== Попередня стаття | наступна стаття ==>

Вплив світла на поверхню викликає різні ефекти в залежності від того, метал це чи напівпровідник. За допомогою комбінування цих матеріалів в одній наноструктурі можна досягти нових цікавих властивостей.

Механізми таких ефектів засновані на взаємодії між екситонами - Збудженими електронними станами в напівпровідниках і плазмонами, Які існують в металах. Розуміння деталей квант-екситонного взаємодії може відкрити нові можливості в конструюванні оптичних комп'ютерів, плазмонних лазерів і більш потужних сонячних елементів.

Коли світло вдаряє по поверхні металу, може виникнути плазмонів поляризація, або, як її називають, «поверхневий квант» - це переміщається хвиля, що володіє електромагнітним полем і коливанням електрона. Вчені навчилися використовувати цей ефект як крихітної антени для посилення поглинання світла сонячними батареями.

Іншим застосуванням цього ефекту можуть служити апарати, в яких електричний струм замінений на плазмонів хвилі, оскільки теоретично за допомогою плазмонів можна передати більшу кількість інформації, проте, попередньо стиснувши ці ефекти до нанорозмірів, які задані сучасними комп'ютерними чіпами.

Зароджується поле плазмонних застосувань обмежується тим фактом, що плазмони існують лише 10-100 фемтосекунд, після чого перетворюються або в світлову хвилю, або в коливання атома. Одним з рішень проблеми може стати множення плазмонного сигналу за допомогою додавання фотонів, що випускаються в результаті контакту метал-напівпровідник. Світлові імпульси можуть порушити електрони в напівпровіднику, створивши екситон, які потім повертаються в початковий стан з випусканням фотонів. Але для створення такого «ампліфікатора» за участю екситонів і плазмонів необхідно знати про взаємодію межу собою цих квазічастинок. Вчені вже спостерігали такого роду взаємодії, відзначаючи зміни оптичних властивостей напівпровідників, об'єднаних з металом в одній наноструктурі. Відкритим залишилося питання про кількісний перенесення енергії між цими двома матеріалами.

Для вивчення квант-екситонних взаємодій створюють гібридні наноструктури, в яких чітко контролюють плазмони. Для цього на напівпровідникову пластину арсеніду галію завтовшки в 10 нм наносять смужки з золота товщиною 360 нм, залишаючи зазор між ними в 140 нм. Опромінюючи інфрачервоним лазером смужки і вимірюючи кількість відбитого світла, вчені розрахували кількість плазмонів, що утворюються на верхній і нижній стороні золотих смужок. Далі, варіюючи кут вхідного лазера, вчені змогли змінювати довжину хвилі плазмонів. Коли довжина плазмонів хвилі наближалася до резонансних характеристикам екситона в арсеніді галію (при 810 нм), спостерігалося зменшення відбитого світла - тобто плазмони на зворотному боці золотої смужки взаємодіяли з екситонами напівпровідника.

Мал. 12.8 «Золоті хвилі» - на малюнку зображено комп'ютерна модель, що відображає силу електричного поля навколо нанорозмірних золотих смужок (в поперечному розрізі), що піддаються впливу інфрачервоного лазера.

Для пояснення отриманих даних вчені побудували математичну модель взаємодії осциляторів, згідно з якою взаємодія екситона і плазмона склало 8 МеВ, з чого випливає, що для переходу з плазмона в екситон необхідно 250 фемтосекунд.

Кількісні значення можна варіювати, змінюючи структуру зразка, але принцип взаємодії буде незмінний. Хоча ця система перетворює плазмони в екситон, вона може працювати і в зворотному напрямку, якщо за допомогою електричного струму або лазера нагнітати кількість екситонів в напівпровіднику. Такий механізм множення плазмонного сигналу становить інтерес для розробки плазмонного лазера (SPASER).

«== Попередня стаття | наступна стаття ==>

Читайте також:

Використання штучних нейронних мереж для отримання, передачі та обробки вимірювальної інформації

Принципи дії ССМ-77

Потенциометрический аналізатор

Квантово-механічна теорія надпровідності

Вимірювальна частина СКВИДа

Глава 11. Макроскопічні квантові ефекти в твердих тілах

Збірка молекул з окремих деталей

Лінійно-цепочечний вуглець. Синтез і аналіз

Глава 5. Ефекти взаємодії електромагнітного поля з речовиною

Суб'єктивна оцінка інтенсивності подразника

Приклади застосувань ССМ-77

Площа рецептивних полів сенсорних нейронів

магнітооптичні явища

Повернутися в зміст: фізичні явища

Всі підручники

© om.net.ua