Спектры излучения квантовых точек, помещенных в

11. Метаматериалы и фотонные кристаллы
Ср-Б-2.4у (Rep_0269)
Спектры излучения квантовых точек, помещенных в микрорезонатор
Н.С. Аверкиев, М.М. Глазов, А.Н. Поддубный
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Политехническая ул. 26, СанктПетербург, 194021, Россия
тел: (812) 292-7155, факс: (812) 297-1017, эл. почта: [email protected]
Последнее десятилетие отмечено бурным исследованием структур с квантовыми микрорезонаторами, где обеспечивается трехмерное ограничение фотонной моды, и реализуется сильная связь фотона, плененного в резонаторе, с экситонами, локализованными
в квантовых точках [1]. В этом режиме формируются экситон-поляритонные состояния — когерентные суперпозиции экситона и фотона.
Ранее нами была построена теория спектров излучения таких систем при нерезонансной оптической накачке малой интенсивности, когда экситоны в квантовых точках и фотонную моду можно рассматривать как классические линейные осцилляторы [2], а также
в рамках двухуровневой модели локализованного экситона проанализированы эффекты
насыщения силы осциллятора [3]. Это приближение верно, если энергия размерного
квантования электрон-дырочной пары превосходит кулоновскую энергию и носители заряда квантуются независимо. В таком случае спектры излучения оказываются чувствительными к четности числа N квантовых точек в ансамбле: при нечетных N спектр излучения содержит два пика, обусловленных сильной связью между фотоном и коллективной — сверхизлучательной модой экситонов, в то время как для четных N в спектрах остается лишь один пик [3].
Основное внимание в данной работе уделяется иной ситуации, которая реализуется,
если масштаб локализации экситона превосходит боровский радиус, т.е. определяющую
роль играет кулоновское взаимодействие. Это возможно, например, когда экситоны локализованы на флуктуациях интерфейсов квантовой ямы, помещенной в резонатор.
При этом эффекты насыщения силы осциллятора не важны, а при значительной мощности накачки проявляется экситон-экситонное взаимодействие, приводящее к «синему»
сдвигу частоты данного экситона за счет взаимодействия с другими квазичастицами.
В этом случае модельное описание системы возможно на языке связанных нелинейных
осцилляторов. Нерезонансная накачка моделируется случайной (ланжевеновской) силой.
Спектры излучения структур с квантовыми точками найдены численно путем непосредственного интегрирования уравнений движения и усреднения по случайным силам.
Также развит метод стохастического усреднения для аналитического описания спектров.
Продемонстрировано, что спектры излучения оказываются асимметричными, форма
спектра определяется средним числом экситонов в квантовых точках и статистикой их
флуктуаций. Показано, что сверхизлучательная мода устойчива к экситон-экситонному
взаимодействию .
Литература
[1] G. Khitrova, H.M. Gibbs, M. Kira, S.W. Koch, and A. Scherer, Vacuum Rabi splitting in
semiconductors, Nature Phys. 2, 81 (2006).
[2] Н.С. Аверкиев, М.М. Глазов, А.Н. Поддубный, Коллективные моды ансамблей квантовых точек в микрорезонаторах, ЖЭТФ 135, 959 (2009).
[3] A.N. Poddubny, M.M. Glazov, and N.S. Averkiev, Nonlinear emission spectra of quantum
dots strongly coupled to a photonic mode, Phys. Rev. B 82, 205330 (2010).