Эффекты пространственной дисперсии в полупроводниковых гетероструктурах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат наук Котова Любовь Викторовна

• Котова Любовь Викторовна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Котова Любовь Викторовна

1.1.2 Оптическая активность

1.1.3 Магнитогиротропные явления

1.2 Спин-орбитальное взаимодействие

1.3 Методика спектроскопии отражения

2 Эффекты гиротропии в полупроводниковых гетероструктурах

2.1 Естественная оптическая активность квантовых ям

2.1.1 Дизайн исследуемой гетероструктуры

2.1.2 Методика эксперимента

2.2 Микроскопический механизм исследуемого явления

2.2.1 Коэффициент конверсии поляризации

2.2.2 Коэффициенты отражения и пропускания для гетероструктуры

2.3 Вклады оптической активности и двулучепреломления

2.4 Интерференционное усиление конверсии поляризации света в структурах с квантовой ямой

2.4.1 Усиление экситонного вклада в отражение

2.4.2 Эффект интерференции света в структуре

2.5 Краткие итоги

3 Магнитоиндуцированная пространственная дисперсия полупроводниковых квантовых ям

3.1 Магнитоиндуцированная пространственная дисперсия асимметричных квантовых ям

3.1.1 Исследуемые гетероструктуры

3.1.2 Экспериментальные результаты

3.2 Микроскопические механизмы магнитооптического явления

3.2.1 Орбитальный механизм

3.2.2 Спиновый механизм

3.3 Степень структурной асимметрии исследуемых квантовых ям

3.4 Краткие итоги

4 Магнитогиротропное отражение от полупроводниковых гетерострук-тур

4.1 Магнитогиротропное отражение от полупроводниковых квантовых ям 91 4.1.1 Экспериментальные результаты

4.2 Вызванные объёмно-инверсионной асимметрией поправки в коэффициент отражения

4.3 Отношение постоянных спин-орбитального взаимодействия в исследуемых структурах

4.4 Краткие итоги

Заключение

Список основных обозначений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффекты пространственной дисперсии в полупроводниковых гетероструктурах»

Введение

В современной физике полупроводников наиболее актуальной областью исследований является физика наноструктур [1], в которой всё больший интерес исследователей вызывают различные оптические явления. Это связано в первую очередь с тем, что современная электроника по большей части становится оптоэлектрони-кой. Новые приборы и устойства уже содержат существенную часть оптических компонент: это разветвители, соединители, переключатели, оптические развязки и так далее [2] . Для создания таких устройств важно хорошо понимать оптические процессы происходящие в полупроводниковых наноструктурах.

В связи с этим возникает необходимость более внимательного изучения классических оптических явлений в новых условиях. Одним из таких классических разделов оптики, важным для понимания свойств наноструктур, является кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии [3]. Несмотря на то, что обычно пространственная дисперсия в оптике кристаллов мала, она может приводить к качественно новым явлениям. Особенно ярко пространственная дисперсия может проявляться именно в неоднородных оптических средах, содержащих нанообъек-ты. Уже наличие простой плоской границы раздела сред приводит к существенным поправкам к формулам Френеля, связанным с пространственной дисперсией. Из законов отражения Френеля следует, что, когда падающий свет поляризован линейно в плоскости падения (р поляризация) или перпендикулярно плоскости падения (з поляризация), то отражённый свет также должен иметь р или 5 поляризацию соответственно. Однако, было установлено, что это не так. Оказалось, что при отражении света даже от непоглощающей среды может происходить преобразование

поляризаций из р в 5, из 5 в р или из линейной в циркулярную. Причиной такого отклонения от закона Френеля является пространственная дисперсия.

Одним из замечательных проявлений пространственной дисперсии является естественная оптическая активность (гиротропия). В оптическом диапазоне частот наиболее известное применение гиротропии в медицине - это определение концентрации сахара в крови по углу поворота плоскости поляризации линейно поляризованного света при его распространении в растворе крови. Представляется заманчивым научиться использовать данное явление в оптических компонентах современных приборов и устройств. Для этого необходимо детально исследовать проявление гиротропии в полупроводниковых наноструктурах и прежде всего в квантовых ямах. Микроскопическая природа гиротропии в полупроводниковых кристаллах связана со спин-орбитальным взаимодействием в структурах, не имеющих центра пространственной инверсии, и, следовательно, это оптическое явление тесно связано со спиновыми явлениями, интенсивно изучаемыми в последние годы. Отсутствие инверсионной симметрии может быть связано как с объёмными свойствами кристаллической решетки, так и с асимметрией структуры в целом. Благодаря этому, подбирая дизайн наноструктуры можно управлять её гиротропными свойствами.

В диссертационной работе выполнено детальное экспериментальное исследование эффектов пространственной дисперсии, проявляющих себя в конверсии поляризации при отражении света от полупроводниковых структур с квантовыми ямами. В отличие от метаматериалов, преобразующих поляризацию света благодаря специальной конструкции, приводящей как бы к искусственной гиротропии [4-6], полупроводниковые наноструктуры способны изменять поляризацию света, даже будучи однородными в плоскости. Исследованы как симметричные, так и асимметричные структуры с квантовой ямой на основе различных полупроводниковых соединений (ZnSe, CdTe, GaAs). В данной работе проведено изучение магнитоинду-цированной пространственной дисперсии в полупроводниковых наноструктурах,

что также представляет собой важную тему для исследований [7-9].

Перечисленные выше доводы определяют актуальность темы диссертации, по-свящённой исследованию эффектов пространственной дисперсии в полупроводниковых гетероструктурах, как во внешнем магнитном поле, так и без него.

Цель работы состоит в экспериментальном обнаружении эффектов пространственной дисперсии в полупроводниковых гетероструктурах и установлении микроскопических механизмов, ответственных за их возникновение. К задачам настоящего исследования относятся: наблюдение естественной оптической активности полупроводниковых квантовых ям; экспериментальное изучение магнитогиротроп-ных эффектов, проявляющих себя в конверсии поляризации отражённого света; установление магнитоиндуцированных вкладов в отражение от асимметричных гетероструктур; выявление причин возникновения исследуемых эффектов.

Научная новизна и практическая значимость настоящего исследования заключается в том, что в нём впервые экспериментально установлено явление естественной оптической активности полупроводниковых квантовых ям. Выявлено, что оптическая активность вызвана спин-орбитальным взаимодействием. Сопоставление полученных экспериментальных данных с теорией позволило определить величину спиновых расщеплений Дрессельхауза в квантовых ямах на основе ZnSe. Описаны особенности проявления гиротропии при изменении ориентации линейной поляризации падающего света, приводящие к увеличению степени конверсии поляризации. Предсказан и обнаружен экспериментально эффект магнитоиндуцирован-ной пространственной дисперсии в асимметричных полупроводниковых гетеро-структурах. По проявлению магнитоиндуцированной пространственной дисперсии в конверсии поляризации установлена степень структурной асимметрии исследуемых квантовых ям на основе соединений АШВУ и Л11БУ1. По магнитогиротропному вкладу в отражение определены вызванные объёмно-инверсионной асимметрией спин-орбитальные расщепления электронов и тяжёлых дырок в полупроводниковых квантовых ямах на основе ваЛБ и С^е.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Полупроводниковые квантовые ямы обладают естественной оптической активностью. При отражении от структур с квантовыми ямами света, линейно поляризованного в плоскости падения (р поляризация) или нормально к ней (5 поляризация), происходит конверсия поляризации света, резонансно усиливающаяся вблизи энергии лёгкого экситона.

2. Предложен метод определения величин спиновых расщеплений Дрессельха-уза лёгких дырок, вызывающих естественную оптическую активность квантовых ям, основанный на измерении поляризации отражённого света.

3. Конверсия поляризации отражённого света существенно зависит от ориентации линейной поляризации падающего света. Для р поляризации существует узкий диапазон углов падения, в котором происходит многократное увеличении степени конверсии.

4. В магнитном поле конверсия поляризации, обусловленная линейной пространственной дисперсией, резонансно усиливается вблизи энергии возбуждения тяжёлого экситона. Магнитоиндуцированная пространственная дисперсия вызвана асимметрией квантовых ям, что позволяет установить степень структурной асимметрии.

5. Помимо конверсии поляризации асимметрия квантовых ям приводит к проявлению магнитоиндуцированной пространственной дисперсии в диагональных коэффициентах отражения. Величина такого вклада, линейного по магнитному полю, в области резонанса тяжёлого экситона определяется расщеплениями Дрессельхауза электронов и тяжёлых дырок.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международной зимней школе по физике полупроводников (Санкт-Петербург, 2015), Российской конференции по физике полупроводников (Звенигород, 2015 и Екатеринбург, 2017),

Международной конференции "Наноструктуры: Физика и Технология" (Санкт-Петербург, 2017), XXI и XXII симпозиумах "Нанофизика и наноэлектроника" (Нижний Новгород, 2017 и 2018), на конференции "50 лет оптической ориентации в полупроводниках" (Париж, Франция, 2018), Международной конференции по физике полупроводников ICPS (Монпелье, Франция, 2018), юбилейной конференции "Передовые рубежи физики 21 века и ФТИ им. А.Ф. Иоффе" (Санкт-Петербург, 2018), были представлены приглашенными докладами на Международной школе-семинаре "Экситоны в кристаллах и наноструктурах. К 120-летию со Дня Рождения Е.Ф. Гросса" (Санкт-Петербург, 2017), Международной конференции по исследованиям фотоники "INTER PHOTONICS 2018" (Турция, 2018).

Результаты исследований обсуждались также на рабочих семинарах ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Технического университета Дрездена (Германия, 2017), объединенном семинаре "LUT - ITMO" по физике твёрдого тела (Финляндия, 2017), СПбГУ, ИТМО, СПбАУ РАН, Сколковского института науки и технологий.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 научных статьях. Список работ приведён в Заключении.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из Введения, четырёх глав, Заключения, списка основных обозначений и списка литературы. Она содержит 118 страниц текста, включая 35 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 105 наименования.

Во Введении обоснована актуальность проведенных исследований, сформулированы цель и научная новизна работы, перечислены основные положения, выносимые на защиту, а также кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе диссертации приведён краткий обзор обнаруженных и изученных оптических и магнитооптических явлений, определяемых зависимостью от волнового вектора, в различных полупроводниковых структурах. После общего введения, где рассматриваются эффекты пространственной дисперсии первого порядка, главной отличительной чертой которых является линейный по волновому

вектору фотона вклад в оптический отклик, обсуждается конверсия поляризации света, выступающая в качестве наиболее известного проявления исследуемых эффектов. Предложено краткое описание спин-орбитального взаимодействия, которое выступает в роли микроскопического механизма, ответственного за эффекты пространственной дисперсии в полупроводниковых квантовых ямах. Источниками гиротропных и магнитогиротропных эффектов являются объёмно- и структурно-инверсионная асимметрии, присутствующие в большинстве квантовых ям, выращенных из полупроводниковых соединений и AIIBVI. Для наблюдения эффектов такого рода сделан обзор экспериментальных поляризационно-чувствительных методов исследования.

Вторая глава посвящена исследованию естественной оптической активности квантовых ям, которая является частным случаем пространственной дисперсии. В отражении естественная оптическая активность проявляется в конверсии поляризации света. А именно, когда линейно поляризованный в плоскости падения или нормально к ней свет отражается эллиптически поляризованным. Представлены экспериментальные результаты по обнаружению данного явления в симметричных гетероструктурах с одиночной квантовой ямой. Показано, что оптическая активность вызвана спин-орбитальным взаимодействием в экситоне, а именно вкладом Дрессельхауза. Спин-орбитальное расщепление, вызванное объёмно-инверсионной асимметрией, проявляется в виде эффективного магнитного поля, которое приводит к изменению поляризации света аналогично реальному полю в магнитооптическом эффекте Керра. Естественная оптическая активность имеет резонансную спектральную зависимость вблизи частоты лёгкого экситона и отсутствует для тяжёлого. Последнее связано с тем, что для наблюдения конверсии поляризации необходимо наличие компоненты оптически активного дипольного момента вдоль оси роста структуры. Сравнение с предложенной теоретической моделью позволило оценить величину параметра Дрессельхауза, ответственного за спиновое расщепление состояния лёгкого экситона в исследуемых гетероструктурах. Установлена качественная

зависимость эффекта конверсии поляризации отражённого света от ориентации линейной поляризации падающего. Обнаружено увеличение степени конверсии поляризации в узком угловом диапазоне для света, поляризованного в плоскости падения. Последнее связано с эффектом интерференционного подавления фонового отражения. Моделирование с учётом реальных параметров исследованной структуры при интерференционном усилении показывает, что линейно поляризованный в плоскости падения свет отражается в ортогональной поляризации.

В третьей главе проведено исследование эффектов магнитоиндуцированной пространственной дисперсии в полупроводниковых квантовых ямах. Магнитоин-дуцированная пространственная дисперсия проявляет себя в линейной зависимости оптических свойств как от магнитного поля, так и от волнового вектора в плоскости ямы. Изучено влияние магнитного поля на конверсию поляризации отражённого света от асимметричных гетероструктур. Эллиптичность отражённой от исследуемых структур световой волны наблюдалась по появлению как циркулярной, так и ортогональной линейной компоненты поляризации. Исследована область экситон-ного резонанса в геометрии, когда магнитное поле приложено в плоскости квантовой ямы, параллельной плоскости падения. Эффект резонансно усиливается вблизи экситона с тяжёлой дыркой. Сигнал конверсии поляризации возрастает линейно по магнитному полю. Показано, что конверсия поляризации отражённого света при воздействии магнитного поля вызвана смешиванием состояний тяжёлых и лёгких дырок в квантовой яме, обусловленным как орбитальным, так и спиновым эффектами в магнитном поле. Из экспериментов в данной геометрии магнитного поля определена степень структурно-инверсионной асимметрии исследуемых квантовых ям ваЛБ и С^е.

В четвёртой главе диссертации описано явление магнитогиротропии полупроводниковых квантовых ям. В отличие от рассмотренного в предыдущей главе проявления магнитоиндуцированной пространственной дисперсии в конверсии поляризации отражённого света, данный механизм проявляет себя в поправках к диа-

гональным коэффициентам отражения света. Продемонстрировано, что вклады в диагональные коэффициенты отражения билинейны по волновому вектору света и компонентам магнитного поля в плоскости квантовой ямы. Поправки к коэффициентам отражения определяются объёмно-инверсионной асимметрией исследуемых полупроводниковых квантовых ям на основе соединений 111-У и 11-У1. Эффект измерялся при наклонном падении 5 и р поляризованного света в области экситонных резонансов. Экспериментально показано, что этот вклад в отражение обусловлен магнитогитротропией квантовых ям. Полученные экспериментальные данные согласуются с теоретическими оценками. Величина такого вклада в области резонанса тяжёлого экситона определяется расщеплениями Дрессельхауза электронов и тяжёлых дырок.

В Заключении обобщены основные результаты работы.

Формулы и рисунки диссертации нумеруются по главам, нумерация литературы единая для всего текста.

Глава 1

Эффекты пространственной дисперсии (обзор)

Оптические и магнитооптические свойства объёмных полупроводников хорошо исследованы. В низкоразмерных системах, таких как квантовые ямы (КЯ) или иные гетероструктуры, подобные тонкие поляризационные эффекты мало изучены. Совершенствование технологии роста полупроводниковых гетероструктур и экспериментальных методик, огромная база фундаментальных знаний о структуре объёмных полупроводников и различных тонких эффектах, изученных в них, - всё это способствовало расширению области исследований и поиску новых явлений для наногетероструктур, выращенных на основе полупроводниковых соединений.

Многие тонкие эффекты, изученные в объёмных полупроводниках, до сих пор не обнаружены в двумерных системах, хотя с точки зрения симметрии они разрешены. На закрытие одного из таких пробелов и направлена диссертация. В диссертационной работе исследованы эффекты пространственной дисперсии первого порядка, главной отличительной чертой которых является линейный по волновому вектору фотона вклад в оптический отклик. Приведён краткий обзор обнаруженных и изученных оптических и магнитооптических эффектов в объёмных полупроводниках и структурах различного дизайна. В обзоре литературы обоснована актуальность, а также новизна в части исследования эффектов пространственной дисперсии полупроводниковых структур с КЯ.

1.1 Оптические и магнитооптические явления

Все оптические и магнитооптические явления удобно классифицировать с помощью линейного оптического отклика, разлагая его в ряд Тэйлора по магнитному полю B и волновому вектору света q.

Для восприимчивости х, связывающей диэлектрическую поляризацию P и электрическое поле E как P = хE, имеем в первом порядке по B и q

Xij (B, q) = + SijkBk + iyijkqk + CijkiBkqi. (1.1)

Здесь первый член описывает двулучепреломление, а следующий вклад, который дается тензором S, описывает хорошо известные эффект Фарадея и магнитооптический эффект Керра (МОКЕ).

Слагаемое с тензором у описывает гиротропные явления [3]. Ненулевые компоненты у допускаются симметрией только в системах без центра пространственной инверсии. Более того, некоторые компоненты вектора и псевдовектора должны принадлежать одному и тому же представлению группы пространственной симметрии исследуемой системы. Говорят, что такая среда обладает естественной оптической активностью, или её называют (естественно) гиротропной. В структурах с КЯ гиротропия может быть вызвана как объёмно-инверсионной асимметрией (ОИА, общепринятое сокращение BIA - bulk inversion asymmetry), так и структурно-инверсионной (СИА, общепринятое сокращение SIA - structure inversion asymmetry) [10]. Эффекты, вызванные линейными по волновому вектору вкладами в уравнении (1.1), являются особыми, поскольку они приводят к разности скоростей циркулярно-поляризованных волн, распространяющихся в противоположных направлениях. В частности, тензор у описывает естественную оптическую активность КЯ [A1], речь о которой пойдет в главе 2.

Член с тензором C, билинейный как по волновому вектору света q, так и по магнитному полю B, описывает эффект магнитоиндуцированной пространственной дисперсии. Магнитоиндуцированная пространственная дисперсия (МПД) присут-

ствует только в гиротропных средах. В отличие от магнитооптических эффектов Фарадея и Керра, МПД определяется направлением распространения света, и её симметрия отличается от линейной только по В части. Например, члены, линейные как по ц, так и по В, инвариантны при операции обращения времени, в то время как линейные по В вклады меняют свой знак. Глава 3 и 4 посвящена изучению данного эффекта в полупроводниковых КЯ. Следует отметить, что в плоскости КЯ присутствует трансляционная симметрия, поэтому можно применять уравнение (1.1), где под ц подразумевается проекция волнового вектора света на плоскость ямы.

Таким образом обсуждаемые вклады приводят к различным эффектам и могут быть разделены правильным выбором экспериментальной геометрии.

1.1.1 Конверсия поляризации света

Наиболее известным следствием естественной оптической активности является вращение плоскости поляризации линейно поляризованной световой волны при её распространении в оптически активной среде. Таким образом, конверсия поляризации света есть проявление естественной оптической активности, которая в свою очередь есть частный случай пространственной дисперсии.

Теперь подробнее остановимся на эффектах пространственной дисперсии, проявляющих себя в конверсии поляризации света, без воздействия внешнего магнитного поля. Конверсия поляризации света - важный, интенсивно исследуемый и широко используемый на практике эффект [5; 7]. Примером является поворот плоскости линейной поляризации и преобразование чисто линейной или циркулярной поляризованной световой волны в эллиптически поляризованный свет, Рис. 1.1. Впервые явление оптического вращения было открыто Араго в 1811 г. в кристаллах кварца.

Конверсия поляризации возможна в системах с достаточно низкой пространственной симметрией. Наиболее известными примерами являются полуволновая и четвертьволновая пластинки, сделанные из двулучепреломляющих кристаллов, широко используемые как в лабораториях, так и на производстве. Кроме того, суще-

Рис. 1.1: Схематическое представление конверсии поляризации при прохождении через среду.

ствуют среды, в которых вращение плоскости поляризации происходит из-за различной силы связи с правосторонним и левосторонним циркулярно поляризованным светом, приводящим к круговому двулучепреломлению и круговому дихроизму [11]. Можно выделить группу явлений, в которых конверсия поляризации света вызвана движением носителей в образце [12]. Возникновение эффектов такого рода обусловлено наличием связи между орбитальными и спиновыми степенями свободы. Ярким примером является оптический спиновый эффект Холла, состоящий в конверсии линейной поляризации света в циркулярную в структурах с квантовыми микрорезонаторами [13]. Недавно конверсия поляризации была обнаружена в метаматериалах [4-6], витых фотонно-кристаллических волокнах [14] и микрорезонаторах [15]. Тогда как метаматериалы преобразуют поляризацию света благодаря своей особой конструкции, полупроводниковые наноструктуры способны изменять поляризацию света, даже будучи однородными в плоскости. Конверсия поляриза-

ции продемонстрирована в сериях экспериментов с квантовыми ямами [16-20] и квантовыми точками [21; 22]. Низкая симметрия КЯ может быть вызвана деформациями в плоскости [16; 17; 19] или микроскопической структурой интерфейсов [23; 24], в то время как двулучепреломление самоорганизованных квантовых точек появляется из-за анизотропии их формы [22].

В работе [А2] обнаружено явление, состоящее в том, что оптические спектры для а± поляризаций отличаются друг от друга в отсутствии магнитного поля. А именно были исследованы спектры отражения и возбуждения фотолюминесценции циркулярной поляризации при наклонном падении света в широких КЯ, ширина которых много больше боровского радиуса экситона. Проведен анализ интенсивностей чётных и нечётных пиков поглощения при В = 0. Установлено, что при смене знака циркулярной поляризации отношение этих интенсивностей меняется на обратное. Предложена модель [А2], учитывающая эффект двулучепреломления, вызванного пространственной дисперсией экситона. И для проходящего, и для отражённого света эффект двулучепреломления проявлял себя в конверсии линейной поляризации в циркулярную и из циркулярной поляризации в линейную. При этом знак конверсии поляризации зависел от чётности уровня квантования. Таким образом при одновременном изменении чётности уровня и знака поляризации изменений не наблюдалось.

Способность различных систем вращать плоскость поляризации света в отсутствие магнитного поля, то есть оптическая активность, является замечательным проявлением поляризационно-зависимого взаимодействия света и материи [25]. Преобразование светового сигнала из одного направления поляризации в другое играет важную роль в коммуникации и метрологии. Однако, компоненты, которые в настоящее время используются для конверсии поляризации, имеют тенденцию к относительно большим размерам, что является проблемой, которая может затруднить интеграцию с оптоэлектронными цепочками в масштабе чипа. Большой объём исследований проводится в области метаматериалов, где с помощью различного ди-

зайна метаповерхностей создают условия для оптического вращения. В работе [5] использовались метаповерхности, представляющие собой спроектированную решётку для манипулирования состоянием поляризации терагерцового излучения. Это открывает новые возможности для создания высокопроизводительных фотонных устройств и применения в технологически сложном терагерцовом частотном диапазоне.

Поляризация является одним из основных свойств электромагнитных волн, несущих ценную информацию при передаче сигнала и использующихся в различных чувствительных измерениях. Обычные методы контроля поляризации предъявляют жёсткие требования к свойствам материала и достигают недостаточной производительности. Кроме того, поляризация фотонов может рассматриваться как степень свободы кодирования и передачи квантовой информации [26]. Оптически активные среды привлекают большое внимание, поскольку они позволяют манипулировать состоянием поляризации света. Это особенно важно для визуализации сверхразрешения и разработки широкополосных оптических компонентов, таких как фильтры и датчики с высоким коэффициентом подавления поляризации [27]. Разработаны и получены специальные структуры из метаматериалов и оптические элементы на их основе, преобразующие спиновой угловой момент света в вихревые пучки, которые нашли применение в классической и квантовой оптике и могут быть использованы для конверсии поляризации в оптической связи [28].

Феномен молекулярно-оптической активности проявляется как вращение плоскости линейной поляризации при прохождении света через хиральные среды. Измерения оптической активности и ее зависимости от длины волны, то есть оптической вращательной дисперсии, могут выявить информацию о запутанных свойствах молекул, таких как трёхмерное расположение атомов, составляющих молекулу. Учитывая ограниченную мощность зонда, квантовая метрология даёт возможность превзойти классические измерения. Такие измерения имеют особую привлекательность, в то время как классический подход может повредить образцы из-за высокой

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Котова Любовь Викторовна, 2019 год

Список литературы

[1] Ivchenko E. L. Optical Spectroscopy of Semiconductor Nanostructures. — Alpha Science Int., Harrow, UK, 2005. — ISBN 9781842651506.

[2] Active control of slow light on a chip with photonic crystal waveguides / Y. A. Vlasov, M. O'Boyle, H. F. Hamann, S. J. McNab // Nature. — 2005. — Vol. 438. — P. 65-69.

[3] Агранович В. М., Гинзбург В. Л. Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов. — 2-е изд. — Москва : Наука, 1979.

[4] Giant nonlinear optical activity in a plasmonic metamaterial / M. Ren, E. Plum, J. Xu, N. I. Zheludev // Nature Commun. — 2012. — Vol. 3. — P. 833.

[5] Terahertz Metamaterials for Linear Polarization Conversion and Anomalous Refraction / N. K. Grady, J. E. Heyes, D. R. Chowdhury, Y. Zeng, M. T. Reiten, A. K. Azad, A. Taylor, D. A. R. Dalvit, H.-T. Chen // Science. — 2013. — Vol. 340. — P. 1304-1307.

[6] Controlling circular polarization of light emitted by quantum dots using chiral photonic crystal slabs / S. V. Lobanov, S. G. Tikhodeev, N. A. Gippius, A. A. Maksimov, E. V. Filatov, 1.1. Tartakovskii, V. D. Kulakovskii, T. Weiss, et al. // Phys. Rev. B. — 2015. — Vol. 92. — P. 205309.

[7] Zvezdin A. K., Kotov V. A. Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials. — 1rd. — Bristol, Philadelphia : Institute of Physics Publishing, 1997. — ISBN 9780750303620.

[8] Tokura Y., Nagaosa N. Nonreciprocal responses from non-centrosymmetric quantum materials // Nat. Commun. — 2018. — Т. 9. — С. 3740.

[9] Levy M., Baryshev A. V, Inoue M. Magnetophotonics; From Theory to Applications. — Springer, Berlin, 2013. — ISBN 9783642355097.

[10] Ganichev S. D., Golub L. E. Interplay of Rashba/Dresselhaus spin splittings probed by photogalvanic spectroscopy -A review // phys. stat. sol. (b). — 2014. — Vol. 251, no. 9. — P. 1801-1823.

[11] Kaminsky W. Experimental and phenomenological aspects of circular birefringence and related properties in transparent crystals // Rep. Prog. Phys. — 2000. — Vol. 63. — P. 1575-1640.

[12] Glazov M. M. Electron & Nuclear Spin Dynamics in Semiconductor Nanostruc-tures. - Oxford University press, 2018. - ISBN 9780198807308.

[13] Kavokin A. V, Malpuech G, Glazov M. M. Optical Spin Hall Effect // Phys. Rev. Lett. - 2005. - Vol. 95, issue 13. - P. 136601.

[14] Optical Activity in Twisted Solid-Core Photonic Crystal Fibers / X. M. Xi, T. Weiss, G. K. L. Wong, F. Biancalana, S. M. Barnett, M. J. Padgett, P. S. J. Russell // Phys. Rev. Lett. - 2013. - Vol. 110. - P. 143903.

[15] Observation of the optical spin Hall effect / C. Leyder, M. Romanelli, J. P. Karr, E. Giacobino, T. C. H. Liew, M. M. Glazov, A. V. Kavokin, G. Malpuech, A. Bramati // Nat. Phys. - 2007. - Vol. 3. - P. 628.

[16] Linear Birefringence in GaAs/AlAs Multiple ^antum Wells / A. A. Sirenko, P. Etchegoin, A. Fainstein, K. Eberl, M. Cardona // phys. stat. sol. (b). - 1999. -Vol. 215. - P. 241.

[17] Optical orientation and alignment of excitons in self-assembled CdSe/ZnSe quantum dots: The role of excited states / Y. G. Kusrayev, A. V. Koudinov, B. P. Za-kharchenya, S. Lee, J. K. Furdyna, M. Dobrowolska // Phys. Rev. B. - 2005. - Vol. 72. - P. 155301.

[18] Two-step versus one-step model of the interpolarization conversion and statistics of CdSe/ZnSe quantum dot elongations / A. V. Koudinov, B. R. Namozov, Y. G. Kus-rayev, S. Lee, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna // Phys. Rev. B. - 2008. - Vol. 78. -P. 045309.

[19] Ground state of the fermion one-component plasma: A Monte Carlo study in two and three dimensions / D. K. Loginov, P. S. Grigoryev, Y. P. Efimov, S. A. Eliseev, V. A. Lovtcius, V. V. Petrov, E. V. Ubyivovk, I. V. Ignatiev // Phys. Stat. Sol. B. -2016. - Vol. 253. - P. 1537.

[20] Birefringence in quantum wells of het-erostructures In0.68Al0.1Gao.13As/Ino.42Alo.22Gao.24As/sInP / N. Syrbu, A. Dorogan, V. Dorogan, V. Zalamai // Superlatt. Microstr. - 2015. - Vol. 82. - P. 143.

[21] Anomalous in-plane magneto-optical anisotropy of self-assembled quantum dots / T. Kiessling, A. V. Platonov, G. V. Astakhov, T. Slobodskyy, S. Mahapatra, W. Ossau, G. Schmidt, K. Brunner, L. W. Molenkamp // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 74. -041301(R).

[22] Circular-to-Linear and Linear-to-Circular Conversion of Optical Polarization by Semiconductor ^antum Dots / G. V. Astakhov, T. Kiessling, A. V. Platonov, T. Slobodskyy, S. Mahapatra, W. Ossau, G. Schmidt, K. Brunner, L. W. Molenkamp // Phys. Rev. Lett. - 2006. - Vol. 96. - P. 027402.

[23] Perdew J. P., Burke K., Ernzerhof M. Inversion Asymmetry in Heterostructures of Zinc-Blende Semiconductors: Interface and External Potential versus Bulk Effects // Phys. Rev. Lett. - 1998. - Vol. 80. - P. 5770.

[24] In-plane optical anisotropy induced by asymmetrically 5-doping in (001) GaAs/AlGaAs quantum wells studied by reflectance difference spectroscopy / J. L. Yu, Y. H. Chen, X. Bo, C. Y. Jiang, X. L. Ye, S. J. Wu, H. S. Gao // J. Appl. Phys. — 2013. — Vol. 113. — P. 083504.

[25] Goldstein D. H. Polarized Light. — 3rd ed. — CRC Press, 2010. — ISBN 9781439830406.

[26] Dyakonov M. I. Spin Physics in Semiconductors. — Springer International Publishing, 2017.

[27] Wang J., Shen Z., Wu W. Broadband and high-efficiency circular polarizer based on planar-helix chiral metamaterials // Appl. Phys. Lett. — 2017. — Vol. 111. — P. 113503.

[28] Arbitrary spin-to-orbital angular momentum conversion of light / R. C. Devlin, A. Ambrosio, N. A. Rubin, J. P. B. Mueller, F. Capasso // Science. — 2017. — Vol. 358. — P. 896-901.

[29] ^antum optical rotatory dispersion / N. Tischler, M. Krenn, R. Fickler, X. Vidal, A. Zeilinger, G. Molina-Terriza // Sci. Adv. — 2016. — Vol. 2. — e1601306.

[30] Фёдоров Ф. И. Теория гиротропии. — Минск : Наука и техника, 1976.

[31] Topological Photonic Phase in Chiral Hyperbolic Metamaterials / W. Gao, M. Lawrence, B. Yang, F. Liu, F. Fang, B. Beri, J. Li, S. Zhang // Phys. Rev. Lett. —

2015. — Vol. 114. — P. 037402.

[32] Zhong S., Orenstein J., Moore J. E. Optical Gyrotropy from Axion Electrodynamics in Momentum Space // Phys. Rev. Lett. — 2015. — Vol. 115. — P. 117403.

[33] Кизель В. А., Красилов Ю. И., Бурков В. И. Экспериментальные исследования гиротропии кристаллов // УФН. — 1974. — Т. 114. — С. 295—349.

[34] Кизель В. А., Бурков В. И. Гиротропия кристаллов. — Москва : Наука, 1980.

[35] Mason S. F. Molecular Optical Activity and the Chiral Discriminations. — Cambridge : Cambridge University Press, 1982.

[36] Nomura K. C. Optical activity in tellurium // Phys. Rev. Lett. — 1960. — Vol. 5. — P. 500.

[37] Ивченко Е. Л., Пикус Г. Е. Естественная оптическая активность полупроводников (теллур) // ФТТ. — 1974. — Т. 16. — С. 1261.

[38] Arteaga O. Spectroscopic sensing of reflection optical activity in achiral AgGaS2 // Opt. Lett. — 2015. — Vol. 40. — P. 4277.

[39] Circularly polarized lasing in chiral modulated semiconductor microcavity with GaAs quantum wells / A. A. Demenev, V. D. Kulakovskii, C. Schneider, S. Brodbeck, M. Kamp, S. Hofling, S. V. Lobanov, T. Weiss, et al. // Appl. Phys. Lett. —

2016. — Vol. 109. — P. 171106.

[40] Optical nano-woodpiles: large-area metallic photonic crystals and metamaterials / L. A. Ibbotson, A. Demetriadou, S. Croxall, O. Hess, J. J. Baumberg // Sci Rep. — 2015. — Vol. 5. — P. 8313.

[41] Optical activity in chiral stacks of 2D semiconductors / A. V. Poshakinskiy, D. R. Kazanov, T. V. Shubina, S. A. Tarasenko // Nanophotonics. — 2018. — Vol. 7, no.

4. — P. 753-762.

[42] Спиновая ориентация дырок при протекании тока в теллуре / В. А. Шалыгин,

A. Н. Софронов, Л. Е. Воробьев, И. И. Фарбштейн // ФТТ. - 2012. - Т. 54, вып. 12. - С. 2237-2247.

[43] Ивченко Е. Л., Селькин А. В. Естественная оптическая активность в полупроводниках со структурой вюрцита // ЖЭТФ. — 1979. — Т. 76, вып. 5. — С. 1837— 1855.

[44] Etchegoin P., Cardona M. Stress-induced optical activity in the zincblende-type semiconductors // Solid State Commun. — 1992. — Vol. 82. — P. 655.

[45] Алфёров Ж. И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур // ФТП. — 1998. — Т. 32. — С. 3—16.

[46] Orientation of chemical bonds at type-II heterointerfaces probed by polarized optical spectroscopy / D. R. Yakovlev, E. L. Ivchenko, V. P. Kochereshko, A. V. Platonov,

5. V. Zaitsev, A. A. Maksimov, 1.1. Tartakovskii, V. D. Kulakovskii, et al. // Phys. Rev.

B. — 2000. — Vol. 61. — 2421(R).

[47] Golub L. E. Gyrotropy and magneto-spatial dispersion effects at intersubband transitions in quantum wells // EPL. — 2012. — Vol. 98, issue 5. — P. 54005.

[48] Голуб Л. Е., Порубаев Ф. В. Эффекты пространственной дисперсии при внут-ризонных переходах в структурах с квантовыми ямами // ФТТ. — 2013. — Т. 55, вып. 11. — С. 2128—2134.

[49] Кочерешко В. П., Серов А. Ю. Магнитооптические явления в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах. — СПб : Изд-во СПбГУ, 2018.

[50] Freiser M. A survey of magnetooptic effects // IEEE Transactions on Magnetics. — 1968. — Vol. 4, issue 2. — P. 152-161.

[51] Soldatov I. V., Schafer R. Selective sensitivity in Kerr microscopy // Rev Sci Instrum. — 2017. — Vol. 88, issue 7. — P. 073701.

[52] Hubert A., Schafer R. Magnetic Domains. The Analysis of Magnetic Microstructures. — Springer, New York, 1998. — ISBN 9783540850540.

[53] Transverse magneto-optical Kerr effect at narrow optical resonances / O. V. Borovkova, F. Spitzer, V. I. Belotelov, I. A. Akimov, A. N. Poddubny, G. Karczewski, M. Wiater, T. Wojtowicz, et al. // Nanophotonics. — 2019. — Vol. 8, no. 2. — P. 287296.

[54] Routing the emission of a near-surface light source by a magnetic field / F. Spitzer, A. N. Poddubny, I. A. Akimov, V. F. Sapega, L. Klompmaker, L. E. Kreilkamp, L. V. Litvin, R. Jede, et al. // Nat. Phys. — 2018. — Vol. 14. — P. 1043.

[55] Гоголин О. В., Цветков В. А., Цицишвили Е. Г. Магнитоиндуцированное двулу-чепреломление в кубических кристаллах // ЖЭТФ. — 1984. — Т. 87. — С. 1038.

[56] Кринчик Г. С. Физика магнитных явлений. — Москва : Изд-во Моск. ун-та, 1976.

[57] Магнитриндуцированная пространственная дисперсия кристаллов в экси-тонной области спектра / Е. Л. Ивченко, В. П. Кочерешко, Г. В. Михайлов, И. Н. Уральцев // Письма в ЖЭТФ. — 1983. — Т. 37, вып. 3. — С. 137.

[58] Эффект магнитоиндуцированной пространственной дисперсии в квантовых ямах / В. П. Кочерешко, В. Н. Кац, А. В. Платонов, D. Wolverson // Известия РАН. Серия физическая. — 2014. — Т. 78, вып. 12. — С. 1649.

[59] Resonance Magneto-Spatial Dispersion of Crystals / E. L. Ivchenko, V. P. Kochereshko, G. V. Mikhailov, I. N. Uraltsev // Phys. Status Solidi B. — 1984. — Vol. 122. — P. 221.

[60] Проявление магнитоиндуцированной пространственной дисперсии в кубических полупроводниках ZnTe, CdTe, GaAs / Б. Б. Кричевцов, Р. В. Писарев, A. A. Ржевский, Х. Ю. Вебер // Письма в ЖЭТФ. — 1999. — Т. 69, вып. 7. — С. 514—519.

[61] Magnetic field induced nutation of exciton-polariton polarization in (Cd,Zn)Te crystals / T. Godde, M. M. Glazov, I. A. Akimov, D. R. Yakovlev, H. Mariette, M. Bayer // Phys. Rev. B. — 2013. — Vol. 88. — P. 155203.

[62] Nonreciprocal magneto-optical effects in quantum wells / V. Kochereshko, V. Kats,

A. Platonov, V. Sapega, L. Besombes, D. Wolverson, H. Mariette //Phys. Status Solidi C. — 2014. — Vol. 11. — P. 1610.

[63] Magnetospatial dispersion effect in magnetic semiconductors Cd1-xMnxTe / B. B. Krichevtsov, R. V. Pisarev, A. A. Rzhevsky, V. N. Gridnev, H.-J. Weber // Phys. Rev.

B. — 1998. — Vol. 57. — P. 14611.

[64] Second-harmonic generation spectroscopy of excitons in ZnO / M. Lafrentz, D. Brunne, A. V. Rodina, V. V. Pavlov, R. V. Pisarev, D. R. Yakovlev, A. Bakin, M. Bayer // Phys. Rev. B. — 2013. — Vol. 88. — P. 235207.

[65] Гросс Е. Ф., Захарченя Б. П., Константинов О. В. Эффект инверсии магнитного поля в спектре экситонного поглощения кристалла CdS // ФТТ. — 1961. — Т. 3. — С. 305—309.

[66] Кочерешко В. П., Михайлов Г. В., Уральцев И. Н. Эффекты инверсии магнитного поля на поляритонах // ФТТ. — 1983. — Т. 25. — С. 769—776.

[67] Thomas D. G., Hopfield J. J. Direct observation of exciton motion in CdS // Phys. Rev. Lett. — 1960. — Vol. 5. — P. 505.

[68] Zutic I., Fabian J., Das Sarma S. Spintronics: Fundamentals and applications // Rev. Mod. Phys. — 2004. — Vol. 76, issue 2. — P. 323-410.

[69] Spin-orbit interactions of light / K. Y. Bliokh, F. J. Rodriguez-Fortuiio, F. Nori, A. V. Zayats // Nature Photonics. — 2015. — Vol. 9. — P. 796-808.

[70] Dresselhaus G. Spin-Orbit Coupling Effects in Zinc Blende Structures // Phys. Rev. — 1955. — Vol. 100, issue 2. — P. 580-586.

[71] Рашба Э. И., Шека В. И. Симметрия энергетических зон в кристаллах типа вюр-цита. II Симметрия зон учетом спин-орбитального взаимодействи // Физика твёрдого тела. - 1959. - Т. II. - С. 162.

[72] Бычков Ю. А., Рашба Э. И. Свойства двумерного электронного газа со снятым вырождением спектра // Письма в ЖЭТФ. - 1984. - Т. 9. - С. 66.

[73] Chang Y., Schulman J. N. Modification of optical properties of GaAs-Ga1-xAlxAs superlattices due to band mixing // Appl. Phys. Lett. — 1983. — Vol. 43, no. 6. — P. 536-538.

[74] Алейнер И. Л., Ивченко Е. Л. Природа анизотропного обменного расщепления в сверхрешетках GaAs/AlAs типа II // Письма в ЖЭТФ. - 1992. - Т. 55. - С. 662.

[75] Ивченко Е. Л., Каминский А. Ю., Алейнер И. Л. Обменное расщепление экси-тонных уровней в сверхрешётках типа I и II // Журнал экспериментальной и технической физики. - 1993. - Т. 104. - С. 3401.

[76] Golub L. E., Ivchenko E. L. Spin splitting in symmetrical SiGe quantum wells // Phys. Rev. B. — 2004. — Vol. 69, no. 11. — P. 115333.

[77] Кусраев Ю. Г., Тарасенко С. А., Аверкиев Н. С. Спинтроника (Научная сессия Отделения физических наук Российской академии наук, 3 февраля 2010 г.) // УФН. - 2010. - Т. 180. - С. 759-780.

[78] Ivchenko E. L. Excitons, Vol. 2: Modern Problems in Condensed Matter Sciences / ed. by E. I. Rashba, M. D. Sturge. — North-Holland, Amsterdam, New York, 1982.

[79] Агекян В. Ф. Основы фотоники полупроводниковых кристаллов и наноструктур. - СПб : КМЦ ФФ, 2007.

[80] Ivchenko E. L., Pikus G. E. Superlattices and other heterostructures: Symmetry and optical phenomena. — 1st ed. — Springer-Verlag, 1995.

[81] Отражение в экситонной области спектра структуры с одиночной квантовой ямой. Наклонное и нормальное падение света / Е. Л. Ивченко, П. С. Копьев, В. П. Кочерешко, И. Н. Уральцев, Д. Р. Яковлев, С. В. Иванов, Б. Я. Мельцер, М. А. Калитиевский // ФТП. - 1988. - Т. 5. - С. 784.

[82] Кардона М. Модуляционная спектроскопия. - Москва : Мир, 1972.

[83] Спектроскопия дифференциального магнитоотражения легированных и нелегированных полупроводниковых квантовых ям AIIBVI / А. В. Платонов, В. П. Кочерешко, Д. Р. Яковлев, В. Оссау, А. Вааг, Г. Ландвер, Ф. Бассани, Р. Т. Кокс // Письма в ЖЭТФ. - 1997. - Т. 65, вып. 1. - С. 44-49.

[84] Аззам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет. — Москва : Мир, 1981.

[85] Шерклифф У. Поляризованный свет. — Пер. с англ. — Москва : Мир, 1965.

[86] Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т. 6. — Москва, 1965.

[87] Борн М., Вольф Э. Основы оптики. — Москва : Наука, 1970.

[88] Spin-relaxation anisotropy in asymmetrical (001) AlxGa1-xAs quantum wells from Hanle-effect measurements: Relative strengths of Rashba and Dresselhaus spinorbit coupling / N. S. Averkiev, L. E. Golub, A. S. Gurevich, V. P. Evtikhiev, V. P. Kochereshko, A. V. Platonov, A. S. Shkolnik, Y. P. Efimov // Phys. Rev. B. — 2006. — Vol. 74. — P. 033305.

[89] Larionov A. V., Golub L. E. Electric-field control of spin-orbit splittings in GaAs/AlxGa1-xAs coupled quantum wells // Phys. Rev. B. — 2008. — Vol. 78. — P. 033302. -

[90] Spin Currents in a Coherent Exciton Gas / A. A. High, A. T. Hammack, J. R. Leonard, S. Yang, L. V. Butov, T. Ostatnicky, M. Vladimirova, A. V. Kavokin, et al. // Phys. Rev. Lett. — 2013. — Vol. 110. — P. 246403.

[91] Voltage control of the spin-dependent interaction constants of dipolaritons and its application to optical parametric oscillators / A. V. Nalitov, D. D. Solnyshkov, N. A. Gippius, G. Malpuech // Phys. Rev. B. — 2014. — Vol. 90. — P. 235304.

[92] Оптические исследования квантоворазмерных полупроводниковых гетеро-структур на основе соединений ZnSe/ZnMgSSe / А. В. Платонов, В. П. Коче-решко, Д. Р. Яковлев, U. Zehnder, W. Ossau, W. Faschinger, G. Landwehr // ФТТ. — 1998. — Т. 40. — С. 811—812.

[93] Ивченко Е. Л., Кавокин А. В. Отражение света от структур с квантовыми ямами, квантовыми проводами и квантовыми точками // ФТТ. — 1992. — Т. 34. — С. 1815.

[94] Pikus G. E, Pikus F. G. The mechanism of heavy and light hole mixing in GaAs/AlAs superlattices // Solid State Commun. — 1994. — Vol. 89. — P. 319.

[95] Discovery of a Novel Linear-in-k Spin Splitting for Holes in the 2D GaAs/AlAs System / J.-W. Luo, A. N. Chantis, M. van Schilfgaarde, G. Bester, A. Zunger // Phys. Rev. Lett. — 2010. — Vol. 104. — P. 066405.

[96] Dresselhaus field-induced anisotropic spin propagation in ZnSe/BeTe type-II quantum wells / H. Mino, S. Yonaiyama, K. Ohto, R. Akimoto // Appl. Phys. Lett. — 2011. — Vol. 99. — P. 161901.

[97] Durnev M. V., Glazov M. M., Ivchenko E. L. Spin-orbit splitting of valence subbands in semiconductor nanostructures // Phys. Rev. B. — 2014. — Vol. 89. — P. 075430.

[98] Refractive indices of ZnMgSSe alloys lattice matched to GaAs / M. Ukita, H. Okuyama, M. Ozawa, A. Ishibashi, K. Akimoto, Y. Mori // Appl. Phys. Lett. — 1993. — Vol. 63. — P. 2082.

[99] Philipp H. R., Ehrenreich H. Optical Properties of Semiconductors // Phys. Rev. — 1963. — Vol. 129. — P. 1550.

[100] Резонансная оптическая спектроскопия длиннопериодных структур с квантовыми ямами / Е. Л. Ивченко, В. П. Кочерешко, А. В. Платонов, Д. Р. Яковлев, А. Вааг, В. Оссау, Г. Ландвер // ФТТ. - 1997. - Т. 39, № 11. - С. 2072.

[101] Profiles of the normal and inverted semiconductor interfaces: A Zeeman study in asymmetric Cd1-yZnyTe/CdTe/Cd1-xMnxTe quantum wells / W. Grieshaber, J. Cib-ert, J. A. Gaj, Y. M. d'Aubigne, A. Wasiela // Phys. Rev. B. — 1994. — Vol. 50. — 2011(R).

[102] Smirnov D. S., Glazov M. M. Stochastic Faraday rotation induced by the electric current fluctuations in nanosystems // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 95. — P. 045406.

[103] Дурнев М. В. Зеемановское расщепление состояний легкой дырки в квантовых ямах: сопоставление теории и эксперимента // ФТТ. - 2014. - Т. 56, вып. 7. -С. 1364-1371.

[104] Spin-orbit interactions in inversion-asymmetric two-dimensional hole systems: A variational analysis / E. Marcellina, A. R. Hamilton, R. Winkler, D. Culcer // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 95. — P. 075305.

[105] Classification of atomic-scale multipoles under crystallographic point groups and application to linear response tensors / S. Hayami, M. Yatsushiro, Y. Yanagi, H. Kusunose // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 98. — P. 165110.