Фотоника наноструктур и твёрдотельных материалов.

Программа курса:

  1. Введение (4 ч)

    Основные положения спектроскопии, вероятности переходов, правила отбора, излучательные и безызлучательные переходы, спектры поглощения и люминесценции, квантовые выходы люминесценции. Лазеры, их применение в технике и исследованиях.

  2. Полупроводники и гетероструктуры (6 ч)

    Полупроводниковые кристаллы, электронная структура. Зонная структура, прямозонные и непрямозонные полупроводники. Примеси и дефекты в полупроводниках. Легирование. Экситоны в полупроводниках. Гетероструктуры. Методы изготовления гетероструктур. Электронные свойства гетероструктур. Зонные диаграммы. Квантовые свойства низкоразмерных гетероструктур. Квантовые ямы и квантовые точки.

  3. Люминесценция (4 ч)

    4. Люминесценция как универсальное взаимодействие вещества со светом. Свойства люминесценции. Тушение люминесценции. История фотоники. Триплетные электронные состояния. Фосфоресценция. Резонансная люминесценция. Антистоксова люминесценция. Электролюминесценция. Поляризация люминесценции.

  4. Поглощение, отражение, преломление и рассеяние (6 ч)

    Линейное поглощение. Закон Бугера -Ламберта-Бэра. Линейное отражение. Общие принципы линейного отражения. Особенности линейного отражения низкоразмерными структурами. Экситонное зеркало. Особенности линейного поглощения и отражения в средах с большим показателем преломления. Поляритоны в полупроводниках. Рэлеевское (упругое) рассеяние. Неупругое рассеяние. Комбинационное рассеяние. Резонансное комбинационное рассеяние. Особенности комбинационного рассеяния полупроводниковых гетероструктур.

  5. Нелинейные оптические эффекты и методы (6 ч)

    Двухуровневая система. Уравнение Блоха (оптическое). Ансамбль двухуровневых систем. Матрица плотности. Неоднородное уширение. Оптическое эхо. Выжигание спектральных провалов. Управление когерентностью электронных состояний. Пределы применимости модели ансамбля двухуровневых систем. Взаимодействие экситонов. Биэкситоны, трионы.

  6. Дополнительные воздействия (6 ч)

    Экситон-фононное взаимодейтсвие. Влияние температуры. Пространственная неоднородность потенциала. Градиентные гетероструктуры, экситонные рампы. Взаимодействие экситонов с электрическим полем. Спиновые эффекты в полупроводниковых гетероструктурах. Оптическая ориентация. Накопление спиновой поляризации. Эффект Ханле. Спектроскопия спиновых шумов. Взаимодействие поляризованных экситонов с ядерными спинами.

Список обязательной литературы:

  1. А. Н. Теренин. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений. – М., 1967.
  2. Н. И. Калитеевский. Волновая оптика. – М., 1978.
  3. Ч. Киттель. Введение в физику твёрдого тела. – М., 1978.
  4. В. М. Акулин, Н. В. Карлов. Интенсивные резонансные взаимодействия в квантовой электронике. – М., 1987.
  5. С. В. Гапоненко., Н. Н. Розанов, Е. Л. Ивченко, А. В. Федоров, А. В. Баранов, А. М. Бонч-Бруевич, Т. А. Вартанян, С. Г. Пржибельский. Оптика наноструктур. – СПб., 2005.
  6. Ж. И. Алфёров. История и будущее полупроводниковых гетероструктур. // ФТП, 1998, том 32, выпуск 1.

Список дополнительной литературы:

  1. Н. В. Карлов. Лекции по квантовой электронике. – М., 1988.
  2. А. С. Давыдов. Теория молекулярных экситонов. – М., 1968.