• Год:2023
    Авторы:Кусраев,ЮГ; Смирнов,ДС; Некрасов,СВ; Яковлев,ДР
    Подразделения:

    Спин носителя или экситона, помещенного в квантовой точке (КТ), можно использовать для осуществления квантовых вычислений. С практической точки зрения необходимо, чтобы время жизни спина было достаточным для проведения необходимых операций. Непрямозонные в k-пространстве КТ (In,Al)As/AlAs представляют собой уникальный объект, в котором время жизни спина может достигать миллисекунд. Для инициализации спинов в квантовой точке удобно использовать поляризованный свет, а спиновое состояние системы в определенный момент времени можно детектировать по поляризации вторичного излучения. Мы исследовали спиновую динамику оптически ориентированных экситонов и ее влияние на поглощение поляризованного света непрямозонными КТ (In,Al)As/AlAs. Было показано, что заполнение ансамбля КТ долгоживущими темными экситонами приводит к значительному спин-зависимому просветлению среды: при определенной интенсивности возбуждения реализуется блокировка последующего поглощения фотонов в согласии с принципом Паули.

    Таким образом, было показано, что помещенные в КТ темные экситоны, которые в обычных условиях не оказывают влияния на поглощающую способность структуры, при резонансном возбуждении, спиновой накачке и достаточной спиновой стабильности приводят к значительному просветлению среды.

    Иллюстрации

    Зависимость интенсивности σ+ (красные символы) и σ- (синие символы) поляризованных компонент ФЛ КТ (In,Al)As/AlAs от времени. Температура 1.7 К, B=40 mT. Сплошная черная и штриховая розовая линии — теория, базирующаяся на кинетических уравнениях для заселенности оптически активных и неактивных экситонных состояний. При смене знака поляризации накачки принцип запрета Паули перестает работать на время (порядка 10 мкс) необходимое для перезаселения ансамбля КТ темными экситонами с противоположенным направлением спина. Интенсивность σ+ и σ- компонент ФЛ меняется в противофазе. Эффект наблюдается в небольшом магнитном поле (до 10 мТ) в геометрии Фарадея. Магнитное поле подавляет процессы спиновой релаксации носителей, важнейшим из которых в нанокристаллах данного типа является воздействие случайного сверхтонкого поля ядер.

    Работа выполнена в рамках Государственного задания, тема № 0040-2019-0005.

    Направление ПФНИ 1.3.2.12.

    Публикации

    1. [1] T. S. Shamirzaev, A. V. Shumilin, D. S. Smirnov, D. Kudlacik, S. V. Nekrasov, Y. G. Kusrayev, D. R. Yakovlev, & M. Bayer, Nanomaterials, 13(4), 729 (2023).