Study of Coherent Properties of an Exciton in Semiconductor Quantum Dots

Abstract

У цій роботі ми робимо огляд експериментальних методик, що використовуються при вивченні напівпровідникових квантових точок, та акцентуємо увагу на основних принципах оптичного когерентного управління екситоном. Ми обговорюємо як оптичні методи дослідження (часороздільний памппроб, контроль p-оболонки шляхом вимірювання фотолюмінесценції з s-оболонки, резонансна флюоресценція), так і фотоструму. Останній хоч і зменшує когерентність системи, але дозволяє її охарактеризувати кількісно. Особлива увага приділяється фізичним властивостям самоорганізованих квантових точок, оскільки сучасні методи їх виготовлення дозволяють отримати високоякісні наночастинки в макроскопічних кількостях. Також ми обговорюємо наші результати, отримані в процесі вимірювань спектрів випромінювання та поглинання колоїдних квантових точок CdSe. Спостерігається зсув Стокса для ансамблю наночастинок, що мають досить великий розподіл за розміром. Зроблено аналіз вторинного випромінювання наночастинок CdSe для вивчення процесів, що призводять як до цього енергетичного зсуву, так і до втрати екситоном поляризації.

In this paper, we make a review of experimental techniques used in the study of semiconductor quantum dots and focus on the basic principles of optical coherent control of the exciton. We discuss both optical methods of investigation (time-resolved pump-probe, control of p-shell by measuring the photoluminescence from s-level, resonant fluorescence) and a photocurrent technique. Although the last one reduces the coherence of the system, but gives a quantitative measure of it. Special attention is applied to physical properties of self-assembled quantum dots as the methods of production which allow obtaining high-quality nanoparticles in macroscopic quantities. We also discuss our results obtained from colloidal CdSe quantum dots photoluminescence and transmission measurements, and Raman scattering spectra. We witness Stokes shift for an ensemble of nanoparticles that have a fairly broad size distribution. The analysis of the secondary radiation of the CdSe nanoparticles was done to study both processes leading to this energy shift and the loss of exciton polarization.