Optické vlastnosti polovodičů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra laserové fyziky a fotoniky

Anotace:

Rekapitulace z pevných látek (optické přechody, excitony, elektron-děrová plazma), dále nelineární optické vlastnosti, luminiscence, rekombinace v polovodičích, stimulovaná emise, příklady konkrétních materiálů.

Požadavky:

Alespoň základní kurz Kvantové fyziky a Fyziky pevných látek.

Osnova přednášek:

1. Dovolené a zakázané, přímé a nepřímé optické přechody; výběrová pravidla.

2. Excitony, jejich projevy v optické absorpci. Wannierův exciton, symetrie.

3. Nelineární optické vlastnosti objemových (3D) polovodičů, jejich systematizace, příklady. Efekty silného buzení: excitonové komplexy, stínění coulombovské interakce, elektron-děrové plasma, renormalizace zakázaného pásu.

4. Dvoufotonová absorpce. Výběrová pravidla, dvoufotonová spektroskopie a její aplikace. Experimentální technika.

5. Nízkodimezionální polovodičové struktury, kvantově-rozměrový jev, hustota stavu v 2D, 1D a 0D strukturách. Lineární a nelineární optické vlastnosti.

6. Luminiscence. Základní pojmy, kvantová účinnost, kinetický přístup. Frankův-Condonův princip, tepelné zhášení luminiscence.

7. Kanály zářivé rekombinace v polovodičích. Projevy různých typů excitonu v luminiscenčním spektru 3D krystalu i nanokrystalu. Příklad: luminiscence 3D křemíku, její aplikace, luminiscence křemíkových nanokrystalů.

8. Stimulovaná emise v polovodičích. Základní pojmy, experimentální technika měření optického zisku, cesty ke křemíkovému laseru.

9. Příklady optických vlastností 2D, 1D a 0D polovodičových nanostruktur typu A(III)-B(V) a A(II)-B(IV).

10. Luminescence kvantových jam, kvantové jámy I a II typu.

11. Luminiscence kvantových teček.

12. Aplikace optických vlastností nanostruktur pro reálné optoelektronické součástky.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

Základní i pokročilé znalosti z oblasti optických vlastností polovodičů, včetně polovodičových nanostruktur, zejména nelineárně optických vlastností, dvoufotonové absorpce, luminiscence a stimulované emise.

Schopnosti:

Pokročilá orientace v oblasti optických vlastností polovodičů, včetně polovodičových nanostruktur, zejména nelineárně optických vlastností, dvoufotonové absorpce, luminiscence a stimulované emise, aplikace a porozumění základním principům, praktická demonstrace principů na konkrétních vybraných strukturách.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] N. Peyghambarian, S.W. Koch, A. Mysyrowicz, Introduction to Semiconductor Optics, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1993.

[2] S.V. Gaponenko, Optical Properties of Semiconductor Nanocrystals, Cambridge University Press, Cambridge, 1998.

Doporučená literatura:

[3] D. Bimberg, M. Grundmann, and N.N. Ledentsov, Quantum dots heterostructures, Wiley, Chichester, 1999.

[4] M. Grundmann (Ed.): Nano-Optoelectronics, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2002.

[5] E.Smith, G. Dent, Modern Raman Spectroscopy - A Practical Approach. Wiley & Sons Ltd. UK, 2005.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: