半导体光学微腔系统的集体辐射和相位关联
发布时间：2023-12-24 11:04
多体系统中粒子的合作行为,以及若干个系统之间的关联一直是物理学中非常重要的问题。例如在极低温度下,原子气体通过粒子间的相互作用可以形成玻色-爱因斯坦凝聚。相比之下,固体材料中由电子-空穴-光子耦合形成的极化激元拥有比普通原子小得多的有效质量,因此可以在更高温度下形成激子-极化激元凝聚体。同时,多种该类型凝聚体之间的关联行为已经被大量实验所证实。然而目前针对电子-空穴-光子体系中多体关联和集体行为的研究工作,大多集中在低于电子-空穴Mott相变浓度的激子相区间。对于高浓度的等离子体相区间,由于系统内粒子间强烈的散射退相,一般认为无法建立起有效的长程关联。因此,如何在电子-空穴等离子体气体中引发集体效应,以及在多团等离子体之间建立关联,成为了一个重要且具有挑战性的研究方向。本论文通过特殊的光学微腔设计,实现了电子-空穴等离子体气体的长程关联和集体辐射。在此基础上,利用微腔中的超荧光作为诱导耦合场,实现了两团电子-空穴等离子体气体之间跨区域的相位关联,从而将电子-空穴-光子体系中多体关联和集体行为的研究领域扩展到了高温高浓度相区间。当激发浓度超过阈值后,电子-空穴等离子体引发的集体辐射在微腔...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景I—多体系统的凝聚
1.1.1 从原子到固态体系中准粒子的凝聚
1.1.1.1 原子系统的玻色-爱因斯坦凝聚
1.1.1.2 电子-空穴-光子体系的凝聚
1.1.1.3 其它准粒子的凝聚
1.1.2 从原子系统到固体系统中凝聚体间的关联
1.2 研究背景II—多体系统的集体辐射
1.2.1 超辐射
1.2.2 超荧光
1.2.3 光学腔中的超辐射和超荧光
1.3 立论依据和解决方案
1.3.1 常温下高浓度等离子体发生凝聚的可能性
1.3.2 多团凝聚体之间长程关联的建立
1.3.3 腔增强超荧光影响因素
1.4 研究结果和论文结构
第二章 光学微腔中超荧光诱导的等离子体凝聚
2.1 半导体微腔样品及激发方式
2.2 半导体微腔样品的超荧光
2.2.1 半导体微腔的输入-输出关系
2.2.2 腔增强超荧光的光谱分析
2.2.3 腔增强超荧光现象的物理机理
2.2.4 腔增强超荧光的时间动力学特性
2.2.5 高浓度激发下的腔增强超荧光
2.3 腔增强超荧光诱导的物质凝聚(cehp)
2.4 腔增强超荧光与传统激光的区别
2.4.1 粒子密度对能级结构的影响:cehp体系VS极化激元体系
2.4.2 利用时间和角度分辨的微分反射谱研究腔模动态演化
2.4.3 DBR微腔中特征峰的能量移动
第三章 基于腔增强超荧光实现凝聚体间跨区域相位关联
3.1 两团cehp相位关联的实现
3.1.1 实验配置
3.1.2 不同激发浓度下的荧光光谱
3.2 载流子浓度依赖的相位关联行为
3.3 凝聚体间的相位锁定与激发浓度的关系
3.4 两团等离子体间关联行为随距离的变化
3.5 对cehp凝聚体之间相位关联的理论模拟
3.5.1 关联系统的动力学方程
3.5.2 荧光光强和相位随时间的演化
3.5.3 相位关联建立的理论解释
3.5.4 干涉条纹可见度随能量变化的理论拟合
3.5.5 干涉条纹与cehp之间耦合强度的变化关系
3.5.6 对cehp之间耦合驻波光场的拟合
3.5.7 对强耦合的两团e-h plasma所形成准谐振子态的拟合
第四章 对微腔中偶极子系综集体辐射的研究
4.1 偶极子的集体辐射行为
4.1.1 自发辐射
4.1.2 超辐射
4.1.3 样品尺度接近光学波长时的超荧光行为
4.1.4 样品尺度大于光学波长时的纯超荧光和振荡超荧光
4.1.5 由受激辐射产生的传统激光
4.2 腔增强超荧光的理论推导和物理图像
4.3 从自发辐射到腔增强超荧光
4.4 多体系统中光-偶极子辐射体系在参量空间的相图
第五章 总结和展望
附录
1 对PL光谱干涉对比度计算的程序实现
2 多轨迹法求解随机微分方程和程序实现
参考文献
读博期间科研成果
致谢
本文编号：3874382
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景I—多体系统的凝聚
1.1.1 从原子到固态体系中准粒子的凝聚
1.1.1.1 原子系统的玻色-爱因斯坦凝聚
1.1.1.2 电子-空穴-光子体系的凝聚
1.1.1.3 其它准粒子的凝聚
1.1.2 从原子系统到固体系统中凝聚体间的关联
1.2 研究背景II—多体系统的集体辐射
1.2.1 超辐射
1.2.2 超荧光
1.2.3 光学腔中的超辐射和超荧光
1.3 立论依据和解决方案
1.3.1 常温下高浓度等离子体发生凝聚的可能性
1.3.2 多团凝聚体之间长程关联的建立
1.3.3 腔增强超荧光影响因素
1.4 研究结果和论文结构
第二章 光学微腔中超荧光诱导的等离子体凝聚
2.1 半导体微腔样品及激发方式
2.2 半导体微腔样品的超荧光
2.2.1 半导体微腔的输入-输出关系
2.2.2 腔增强超荧光的光谱分析
2.2.3 腔增强超荧光现象的物理机理
2.2.4 腔增强超荧光的时间动力学特性
2.2.5 高浓度激发下的腔增强超荧光
2.3 腔增强超荧光诱导的物质凝聚(cehp)
2.4 腔增强超荧光与传统激光的区别
2.4.1 粒子密度对能级结构的影响:cehp体系VS极化激元体系
2.4.2 利用时间和角度分辨的微分反射谱研究腔模动态演化
2.4.3 DBR微腔中特征峰的能量移动
第三章 基于腔增强超荧光实现凝聚体间跨区域相位关联
3.1 两团cehp相位关联的实现
3.1.1 实验配置
3.1.2 不同激发浓度下的荧光光谱
3.2 载流子浓度依赖的相位关联行为
3.3 凝聚体间的相位锁定与激发浓度的关系
3.4 两团等离子体间关联行为随距离的变化
3.5 对cehp凝聚体之间相位关联的理论模拟
3.5.1 关联系统的动力学方程
3.5.2 荧光光强和相位随时间的演化
3.5.3 相位关联建立的理论解释
3.5.4 干涉条纹可见度随能量变化的理论拟合
3.5.5 干涉条纹与cehp之间耦合强度的变化关系
3.5.6 对cehp之间耦合驻波光场的拟合
3.5.7 对强耦合的两团e-h plasma所形成准谐振子态的拟合
第四章 对微腔中偶极子系综集体辐射的研究
4.1 偶极子的集体辐射行为
4.1.1 自发辐射
4.1.2 超辐射
4.1.3 样品尺度接近光学波长时的超荧光行为
4.1.4 样品尺度大于光学波长时的纯超荧光和振荡超荧光
4.1.5 由受激辐射产生的传统激光
4.2 腔增强超荧光的理论推导和物理图像
4.3 从自发辐射到腔增强超荧光
4.4 多体系统中光-偶极子辐射体系在参量空间的相图
第五章 总结和展望
附录
1 对PL光谱干涉对比度计算的程序实现
2 多轨迹法求解随机微分方程和程序实现
参考文献
读博期间科研成果
致谢
本文编号：3874382
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