Научная тема: «ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И СПИНОВАЯ ДИНАМИКА НОСИТЕЛЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ»
Специальность: 01.04.10
Год: 2008
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Энергетическая релаксация носителей в квантовых точках InP и InGaAs остается эффективной и при низкой температуре. Она происходит с испус­канием не только продольных оптических, но и акустических фононов. Фактически это означает, что теоретически предсказанный эффект узкого фононного горла для данных структур не находит экспериментального подтверждения.
  2. При наличии более чем двух носителей в каждой точке эффективным каналом энергетической релаксации носителей в квантовых точках InP и InGaAs становятся Оже-процессы. Эти процессы реализуются в случае большой плотности оптического возбуждения, а также в результате зарядки точек под действием надбарьерного фотовозбуждения или при пропускании электрического тока через структуру.
  3. Изменение кинетики люминесценции квантовых точек InP при повышении температуры обусловлено, в первую очередь, тепловым выбросом фото-рожденных дырок в барьер, а не термической стимуляцией процессов фононной релаксации.
  4. В кинетике поляризованной люминесценции квантовых точек InP возмож­но наблюдение пяти различных типов квантовых биений состояний тонкой структуры, анализ которых дает точную количественную информацию о взаимодействии носителей с магнитным полем и их обменном взаимодействии, а также о величинах расщеплений энергетических уровней, не превышающих сотых долей от ширины контура оптического перехода.
  5. В кинетике линейно поляризованной люминесценции однократно заряжен­ных квантовых точек InP, регистрируемой в отсутствии магнитного поля, наблюдается новый тип квантовых биений - квантовые биения состояний горячего триона, расщепленных обменным взаимодействием.
  6. Экспериментально наблюдаемые проявления эффекта отрицательной поля­ризации люминесценции, возникающего при квазирезонансном возбужде­нии оптических переходов в однократно заряженных квантовых точках InP и InGaAs, соответствуют предсказаниям модели, предполагающей одно­временный переворот электронного и дырочного спинов в горячем трионе под действием анизотропной компоненты обменного взаимодействия.
  7. Наличие однозначной связи между степенью отрицательной поляризации люминесценции заряженных квантовых точек и степенью ориентации спи­на резидентного электрона дает принципиальную возможность изучения долговременной динамики электронного спина по эволюции отрицатель­ной поляризации.
  8. Эффективным методом исследования спиновой динамики в широком временном диапазоне от единиц пикосекунд до миллисекунд является люминесцентный pump-probe метод, основанный на измерении зависи­мости циркулярной поляризации люминесценции от временной задержки между накачивающим и пробным возбуждающими импульсами.
  9. Электронная спиновая поляризации может сохраняться на временах, по­рядка единиц миллисекунд в квантовых точках InP и сотен микросекунд в квантовых точках InGaAs. Существенно, что столь долговременная спино­вая память не является результатом динамической поляризации ядерной спиновой системы.
Список опубликованных работ
Д1. И. Н. Абрамова, И. Я. Герловин, Ю. К. Долгих, С. А. Елисеев, И. В. Игнатьев, В. В. Овсянкин, Ю. П. Ефимов, В. В. Петров, С. В. Шабанов, “Нелинейная люминесценция и динамическое уширение экситонных линий в структурах GaAs/AlGaAs при непрерывном оптическом возбуждении”, ФТТ 38, 434-436 (1996).

Д2. И. В. Игнатьев и В.В. Овсянкин «Спектры электронно-колебательных f-f-переходов в кристаллах CaF2-Tm2+ and SrF2-Tm2+», Опт. спектр. 81, с. 79-94 (1996).

Д3. M. V. Belousov, A. Yu. Chernyshov, I. V. Ignat´ev, I. E. Kozin, A. V. Kavokin, H. M. Gibbs, G. Khitrova, "Statistical Model Explaining the Fine Structure and Interface Preference of Localized Excitons in Type-II GaAs/AlAs Superlattices", J.Nonlinear Opt. Phys.& Mater. 7, 13-35 (1998).

Д4. И. Я. Герловин, Ю. К. Долгих, Ю. П. Ефимов, И. В. Игнатьев, И. А. Недокус, “Проявление резонансного Г-Х-смешивания в градиентных GaAs/AlAs-короткопериодных сверхрешетках”, ФТТ 40, 822-823 (1998).

Д5. И. Я. Герловин, Ю. К. Долгих, Ю. П. Ефимов, И. В. Игнатьев, Е. Е.

Новицкая, В. В. Овсянкин, «Температурная делокализация возбуждений в GaAs/AlAs-сверхрешетках типа II», ФТТ 40, No.6, c. 1140-1146 (1998).

Д6. I. E. Kozin, I. V. Ignatiev, S. Nair, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto. "LO phonon mediated relaxation in InP self assembled quantum dots in electric field". Proc. 7th Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology" (SPb, Russia, June 14-18,1999). Ioffe Institute, St.-Petersburg, 1999, pp.24-27.

Д7. I. V. Ignatiev, I. E. Kozin, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto. "Anti-Stokes photoluminescence of InP self-assembled quantum dots in the presence of electric current". Phys. Rev. B 60, pp. R14001-R14003 (1999).

Д8. И. Я. Герловин, И. В. Игнатьев, В. В. Овсянкин, «Магнитный дихроизм и структура вибронного спектра перехода 5D0-7F2(Г5g) в кристалле SrF2:Sm2+», Опт. спектр. 86, с. 982-987 (1999).

Д9. I. E. Kozin, I. V. Ignatiev, S. Nair, H.-W. Ren, S.Sugou, Y. Masumoto. "LO phonon resonances in photoluminescence spectra of InP self assembled quantum dots in electric field". J. Lumin. 87-89, pp. 441-443 (2000).

Д10. I. V. Ignatiev, I. E. Kozin, S. V. Nair, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto, "Carrier relaxation dynamics in InP quantum dots studied by artificial control of nonradiative losses." Phys. Rev. B 61, pp. 15633-15636 (2000).

Д11. V. G. Davydov, A. V. Fedorov, I. V. Ignatiev, S. V. Nair, J.-S. Lee, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto. "Observation of quantum beats in photoluminescence of self-assembled quantum dots." Proc. 8th Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology" (NANO2000: St. Petersburg, Russia, June 19-23, 2000). Ioffe Institute, St. Petersburg, 2000, pp.395-398.

Д12. V. G. Davydov, I. V. Ignatiev, I. E. Kozin, J.-S. Lee, S. V. Nair, K. Nishi, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto. "Phonon-assisted carrier relaxation in self-assembled quantum dots." Proc. 25th Int. Conf. on the Physics of Semiconduc¬tors (ICPS25, Osaka, Japan, September 17-22, 2000). Springer Proceedings in Physics, Vol. 87, Pt. II, pp. 1127-1128 (2001).

Д13. I. E. Kozin, V. G. Davydov, A. V. Fedorov, I. V. Ignatiev, H.-W. Ren, M. Sugisaki, S. Sugou, Y. Masumoto. "Electric field induced quantum beats in photoluminescence of self-assembled quantum dots." Proc. 25th Int. Conf. on the Physics of Semiconductors (ICPS25, Osaka, Japan, September 17-22, 2000). Springer Proceedings in Physics, Vol. 87, Pt. II, pp. 1149-1150 (2001).

Д14. V.G. Davydov, A.V. Fedorov, I.V. Ignatiev, I.E. Kozin, H.-W. Ren, M. Sugi-saki, S. Sugou, Y. Masumoto. "Quantum Beats in Photoluminescence Kinetics of InP Quantum Dots in Electric field." Phys. Stat. Sol. (b) 224, 425-9 (2001).

Д15. V. G. Davydov, I. V. Ignatiev, I. E. Kozin, S. V. Nair, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto. "Carrier relaxation dynamics in self-assembled quantum dots studied by artificial control of nonradiative losses." Phys. Stat. Sol. (b) 224, pp. 493-496 (2001).

Д16. I.V. Ignatiev, I.E. Kozin, V.G. Davydov, S.V. Nair, J.-S. Lee, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto. "Phonon resonances in photoluminescence spectra of self-assembled quantum dots in electric field", Phys. Rev. B 63, pp. 075316-1-11 (2001).

Д17. I.E. Kozin, V.G. Davydov, I.V. Ignatiev, A. Kavokin, K. Kavokin, M. Sugisa-ki, Y. Masumoto, “Spin quantum beats of hot trions in quantum dots", Proc. 9th Int. Symp. “Nanostructures: Physics and Technology” (St.-Petersburg, Russia, June 18-22, 2001). Ioffe Institute, St.Petersburg, 2001, pp. 388-391.

Д18. I. Ya. Gerlovin, Yu. K. Dolgikh, S. A. Eliseev, V. V. Ovsyankin, Yu. P. Efi-mov, V. V. Petrov, I. Vi. Ignatiev, I. E. Kozin, Y. Masumoto. "Fine structure and spin dynamics of excitons in the GaAs/AlxGa1-xAs superlattices" Phys. Rev. B 65, 035317-1 - 10 (2002).

Д19. I. E. Kozin, V. G. Davydov, I. V. Ignatiev, A. V. Kavokin, K. V. Kavokin, G. Malpuech, Hong-Wen Ren, M. Sugisaki, S. Sugou, and Y. Masumoto, "Zero-field spin quantum beats in charged quantum dots." Phys. Rev. B 65, 241312-1 - 4(R) (2002).

Д20. Ivan V. Ignatiev and Igor E. Kozin "Dynamics of carrier relaxation in quantum dots". In "Semiconductor Quantum Dots. Physics, Spectroscopy and Applications", Eds. Yasuaki Masumoto and Takagahara. Springer serie "NanoScience and Technology", Springer-Verlag (2002), pp. 245-293.

Д21. I. A.Yugova, I. Ya. Gerlovin, V. G. Davydov, I. V. Ignatiev, I. E. Kozin, H. W. Ren, M. Sugisaki, S. Sugou, and Y. Masumoto, "Fine structure and spin quantum beats in InP quantum dots in a magnetic field", Phys.Rev. B 66, 235312-1-9 (2002)

Д22. I. A. Yugova, I. V. Ignatiev, S. Yu. Verbin, I. Ya. Gerlovin, V. K. Kalevich, A. Yu. Shiryaev, K. V. Kavokin, and Y. Masumoto, "Gateable spin memory in the InP quantum dots", SPIE proceedings, Vol. 5023 "Tenth International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology," Eds. Zhores Alferov and L. Esaki, pp. 417-420 (2003).

Д23. I. V. Ignatiev, I. Ya. Gerlovin, M. Ikezawa, V. K. Kalevich, S. Yu. Verbin, and Y. Masumoto, "Long-lived spin polarisation in the charged InP quantum dots", Physica E 17, pp. 361-364 (2003).

Д24. I. V. Ignatiev, T. Okuno, S. Yu. Verbin, I. A. Yugova, and Y. Masumoto, "Spin quantum beats in charged and neutral InP quantum dots", Physica E 17, pp. 365-366 (2003).

Д25. Y. Masumoto, I. Ya. Gerlovin, M. Ikezawa, I. V. Ignatiev, T. Okuno, S. Yu. Verbin, and I. A. Yugova, "Spin relaxation in InP quantum dots", Physica Status Solidi (c), Vol. 0, 1368-1371 (2003).

Д26. I. Ya. Gerlovin, Yu. K. Dolgikh, S. A. Eliseev, V. V. Ovsyankin, Yu. P. Efimov, I. V. Ignatiev, V. V. Petrov, S.Yu.Verbin, and Y. Masumoto, “Spin dynamics of carriers in the GaAs quantum wells in an external electric field.” Phys. Rev. B 69, pp. 035329-1-9 (2004).

Д27. Y. Masumoto, I. V. Ignatiev, K. Nishibayashi, T. Okuno, S. Yu. Verbin, and I. A. Yugova, “Quantum beats in semiconductor quantum dots” J. Lumin. 108, pp. 177-180 (2004).

Д28. S. Yu. Verbin, I. Ya. Gerlovin, I. V. Ignatiev, and Y. Masumoto, “Negative polarization of luminescence in the charged InP quantum dots”, Proc. 12th Int. Symp. “Nanostructures: Physics and Technology” (NANO2004, St.-Peters-burg, Russia, June 21-25, 2004). Ioffe Institute, St.Petersburg, 2004, pp.264-5.

Д29. S. Yu. Verbin, I. Ya. Gerlovin, I. V. Ignatiev, Y. Masumoto, “Optical orienta¬tion of electron and nuclear spins in negatively charged InP QDs”, Proc. 27th Int. Conf. on the Physics of Semiconductors (Flagstaff, Arizona, 26-30 July, 2004). Amer.Inst.Phys.Conf.Proc, v. 772 (2005) Part B, pp.1417-1418.

Д30. A.V. Maleev, I. V. Ignatiev, I.Ya. Gerlovin, I.E. Kozin, and Y. Masumoto, “Temperature behavior of hot carrier dynamics in InP quantum dots”, Phys. Rev. B 71, pp. 195323-1-13 (2005).

Д31. M. Ikezawa, B. Pal, Y. Masumoto, I. V. Ignatiev, S. Yu. Verbin, and I. Ya. Gerlovin, “Sub-millisecond electron spin relaxation in InP quantum dots”, Phys. Rev. B 72, pp. 153302-1-4 (2005).

Д32. I. V. Ignatiev, I. Ya. Gerlovin, S. Yu. Verbin, W. Maruyama, and Y. Masumo-to, “Effect of nuclear spins on the electron spin dynamics in negatively charged InP quantum dots”, Proc. 13th Int. Symp. “Nanostructures: Physics and Tech¬nology” (St.-Petersburg, Russia, June 20-25, 2005). Ioffe Institute, St. Peters¬burg, 2005, pp. 47-48.

Д33. И. В. Игнатьев, И. Э. Козин, «Динамика носителей в полупроводниковых квантовых точках», С.-Петербургский Государственный Университет, физический факультет. С.-Петербург 2005, 126 с.

Д34. B. Pal, M. Ikezawa, Y. Masumoto, and I. Ignatiev, “Millisecond-range

electron spin memory in singly-charged InP quantum dots”, J. Phys. Soc. Japan 75, pp. 054702-1-5 (2006).

Д35. S. Yu. Verbin, B. Pal, M. Ikezawa, I. V. Ignatiev, and Y. Masumoto, “Nuclear spin fluctuations in InP QDs”, Proc. 14th Int. Symp. “Nanostructures: Physics and Technology” (NANO2006, St.-Petersburg, Russia, June 26-30, 2006). Ioffe Institute, St. Petersburg, 2006, pp. 73-74.

Д36. R. Oulton, R. V. Cherbunin, A. Greilich, I. V. Ignatiev, D. R. Yakovlev, and M. Bayer, “Hyperfine interaction in InGaAs QDs”, Proc. 14th Int. Symp. “Nanostructures: Physics and Technology” (NANO2006: St.-Petersburg, Russia, June 26-30, 2006). Ioffe Institute, St. Petersburg, 2006, pp. 129-130.

Д37. Д. К. Логинов, Е. В. Убыйвовк, Ю. П. Ефимов, В. В. Петров, С. А. Елисеев, Ю. К. Долгих, И. В. Игнатьев, В. П. Кочережко, А. В. Селькин, «Интерференция поляритонных волн в структурах с широкими квантовыми ямами GaAs/AlGaAs», ФТТ 48, 1979-1987 (2006).

Д38. I. Ya. Gerlovin, Yu. P. Efimov,Yu. K. Dolgikh, S. A. Eliseev, V. V. Ovsyan-kin, V. V. Petrov, R. V. Cherbunin, I. V. Ignatiev, I. A. Yugova, L. V. Fokina, A. Greilich, D. R. Yakovlev, M. Bayer, “Electron-spin dephasing in GaAs/AlGaAs quantum wells with a gate-controlled electron density”. Phys.

Rev. B 75, pp. 115330-1-8 (2007). Д39. Bipul Pal, Sergey Yu. Verbin, Ivan V. Ignatiev, Michio Ikezawa, Yasuaki

Masumoto, “Nuclear-spin effects in singly negatively charged InP quantum

dots”, Phys. Rev. B 75, pp. 125322-1-6 (2007). Д40. В. А. Николюк, И. В. Игнатьев, «Энергетическая структура квантовых

точек, индуцированных неоднородным электрическим полем в квантовых

ямах», ФТП 41, No.12, c. 1443-1450 (2007). Д41. M. Yu. Petrov and I. V. Ignatiev, “Effect of annealing on the localization

volume of electrons in InAs/GaAs quantum dots”, Proc. 15th Int. Symp.

“Nano-structures: Physics and Technology” (NANO2007: Novosibirsk, Russia,

June 25-29, 2007). Ioffe Institute, St. Petersburg, 2007, pp. 232-233. Д42. R. V. Cherbunin, I. V. Ignatiev, D. R. Yakovlev, M. Bayer, “Lifetime of

electron spins in quantum dots in small magnetic field”, Proc. 15th Int. Symp.

“Nanostructures: Physics and Technology” (NANO2007: Novosibirsk, Russia,

June 25-29, 2007). Ioffe Institute, St. Petersburg, 2007, pp. 271-272. Д43. И. Я. Герловин, И. В. Игнатьев, И. А. Югова, «Спиновая динамика носителей в полупроводниковых наноструктурах», С.-Петербургский Государственный Университет, физический факультет. С.-Петербург 2007, 180 с. Д44. И. Я. Герловин, И. В. Игнатьев, И. А. Югова, Yasuaki Masumoto, “Квантовые биения состояний тонкой структуры в InP квантовых точках”, Опт. и Спектр. 104, c. 662-674 (2008).