Энергетическая и спиновая динамика носителей в полупроводниковых квантовых точках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 537 37

003172230

Игнатьев Иван Владимирович

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И СПИНОВАЯ ДИНАМИКА НОСИТЕЛЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ

Специальность 01 04 10-физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

16 сп,] г::

Санкт-Петербург 2008 г

003172290

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном университете

Официальные оппоненты

Доктор физико-математических наук, профессор

Аверкиев Никита Сергеевич

Доктор физико-математических наук, профессор

Баранов Александр Васильевич

Доктор физико-математических наук,

доцент

Жуков Евгений Алексеевич

Ведущая организация

Институт физики твердого тела Российской Академии наук, Черноголовка

совета Д 212 232 33 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском Государственном университете по адресу 198504 Санкт-Петербур1, Петродворец, Ульяновская 1, конференц-зал НИИ физики им В А Фока

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им М Горького СПбГУ

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу ученому секретарю диссертационного совета

Защита состоится

ЗО^/СисЯ 2008 г в

час на заседании

Автореферат разослан

2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

Лезов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Энергетическая и спиновая динамика носителей в самоорганизованных квантовых точках АЗВ5, являющихся сравнительно новым объектом физики твердого тела, привлекает внимание исследователей последние 15 лет Вследствие трехмерного ограничения движения носителей заряда многие физические свойства квантовых точек значетельно отличаются от свойств объемных кристаллов, а также объектов с ограничением движения носителей в одном или двух направлениях Сильная локализация носителей в квантовых точках приводит к дискретному спектру их состояний и радикально изменяет энергетическую и спиновую динамику Дискретность спектра может вызывать блокирование энергетической релаксации из-за эффекта узкого фононного горла, теоретически предсказанного в начале 90-х годов прошлого века Сильная локализация носителей должна также подавлять один из наиболее эффективных механизмов спиновой релаксации электронов - механизм Дьяконова-Переля Все это стимулировало исследователей к интенсивному изучению этих процессов в сравнении с аналогичными результатами для квантовых ям и объемных материалов

К моменту начала исследований по теме диссертации (1996 г) уже была отработана технология эпитаксиального выращивания высококачественных гетероструктур с квантовыми точками 1пР и ГпАв, что позволило рассматривать их как модельные объекты для изучения названных процессов Интенсивное развитие техники эксперимента позволяет исследовать динамику рассматриваемых процессов с высоким временным разрешением в доли пикосекунды Исследования последних лет позволили сформулировать ряд приоритетных задач по практическому применению самоорганизованных квантовых точек в приборах оптоэлектроники В частности, они активно используются для создания низкопороговых температурно-стабильных полупроводниковых лазеров Обсуждаются также идеи создания спиновой памяти и квантового компьютера Проведенные в диссертационной работе исследования находятся в русле фундаментальных исследований по эгим направлениям

Цели и задачи работы.

Цепь диссертационной работы состояла в экспериментальном определении основных механизмов и характерных времен энергетической и спиновой релаксации носителей в самоорганизованных квантовых точках, а также в изучении условий, при которых доминирует тот или иной механизм релаксации Список исследуемых гетероструктур включал однослойные структуры с заряженными и нейтральными квантовыми точками 1пР/1пОаР и ГпОаАз/ОаАз, а также многослойные структуры с отожженными квантовыми точками ГпАз/ОаЛэ с легированными барьерами

Для достижения указанной цели решались следующие задачи

- Разработка спектроскопического метода сравнительного исследования скоростей энергетической релаксации носителей

- Разработка прямого спектрально-кинетического метода измерения скоростей энергетической релаксации носителей

- Получение экспериментальных данных о скорости релаксации носителей с участием акустических фононов

- Получение экспериментальных данных о различных механизмах Оже-про-цессов и условиях их реализации в исследуемых квантовых точках

- Выяснение природы процессов, приводящих к резкому ускорению нарастания импульса люминесценции квантовых точек с ростом температуры

- Обнаружение квантовых биений состояний тонкой структуры в кинетике поляризованной люминесценции и определение экспериментальных условий, при которых возможно наблюдение биений различных типов

- Определение параметров тонкой структуры по частотам биений и механизма релаксации спиновой когерентности по кинетике затухания биений

- Разработка методов наблюдения долгоживущей спиновой поляризации резидентных электронов Проверка возможности использования для этой цели эффекта отрицательной циркулярной поляризации люминесценции

- Определение основных механизмов формирования отрицательной поляризации люминесценции и спиновой ориентации резидентных электронов

- Получение экспериментальных данных о времени жизни электронного спина и его зависимости от условий эксперимента

- Установление роли сверхтонкого взаимодействия в спиновой релаксации резидентных электронов

Научная новизна и практическая значимость работы.

• Впервые предложен метод изучения спектра скоростей релаксации горячих носителей, основанный на управляемом изменении квантового выхода тюминесценции с помощью приложенного электрического поля

• Впервые получены прямые экспериментальные доказательства эффективной релаксации носителей с участием акустических фононов

• Впервые получены прямые экспериментальные доказательства различных Оже-процессов, реализующихся, в частности, в условиях приборных применений гетероструктур с квантовыми точками

• Найден новый механизм, ответственный за ускорение нарастания импульса люминесценции квантовых точек с ростом температуры

• Впервые в кинетике поляризованной люминесценции квантовых точек 1пР найдены несколько типов квантовых биений состояний тонкой структуры энергетических уровней

• Обнаружен принципиально новый эффект - квантовые биения состояний горячего гриона, расщепленных обменным взаимодействием

• Впервые определены параметры тонкой структуры и значения з-фактороо электрона и дырки для ансамбля квантовых точек 1пР

• Впервые обнаружено резкое увеличение эффекта отрицательной циркулярной поляризации люминесценции при квазирезонансном возбуждении квантовых точек в небольшом продольном магнитном поле в условиях оптимизации зарядового состояния точек

• Получены прямые экспериментальные доказательства того, что большая величина эффекта отрицательной поляризации связана с ориентацией спинов резидентных электронов в однократно заряженных квантовых точках

• Впервые предложено модельное описание всех экспериментально наблюдаемых закономерностей в поведении отрицательной поляризации люминесценции в рамках модели, предполагающей одновременный переворот электронного и дырочного спинов в горячем трионе под действием анизотропной компоненты обменного взаимодействия

• Разработан оригинальный метод, названный РЬ-ритр-ргоЬе методом, позволяющий исследовать долговременную спиновую динамику резидентных электронов по эволюции отрицательной поляризации люминесценции

• Впервые обнаружено, что электронная спиновая поляризация в самоорганизованных квантовых точках может сохраняться в течение сотен микросекунд при гелиевых температурах и небольшом продольном магнитном поле Этот результат является практически важным для реализации спиновой памяти на базе самоорганизованных квантовых точек.

• Установлены механизмы ускорения продольной релаксации электронного спина в квантовых точках 1пР, наблюдающегося при увеличении температуры образца или величины продольного магнитного поля

• Впервые получены экспериментальные доказательства, что долгоживущая ориентация спинов резидентных электронов, наблюдаемая в условиях подавления или слабой ориентации ядерных спинов, не является результатом динамической поляризации ядерной спиновой системы

Положения, пыпосимые на защиту.

1 Энергетическая релаксация носителей в квантовых точках 1пР и ЫЗаАл 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 1пР и ГпОаАя становятся Оже-процессы Эти процессы реализуются в случае большой плотности оптического возбуждения, а также в результате зарядки точек под действием надбарьерного фото возбуждения или при пропускании электрического тока через структуру

3 Изменение кинетики люминесценции квантовых точек 1пР 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 1пР 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 взаимо-

действии, 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 огрицательной 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

Апробации работы.

Результаты диссертационной работы докладывались на 18 российских и

международных конференциях и симпозиумах, включая

• Международные симпозиумы «Наноструктуры физика и технология» (Санкт-Петербург 1999, 2000, 2001, 2002, 2004, 2005, 2006, Новосибирск 2007),

• Международная конференция по люминесценции и оптической спектроскопии конденсированных сред (1СЬ, Осака, Япония 1999),

• Международные конференции по полупроводниковым квантовым точкам (<30 Мюнхен, Германия 2000, Токио, Япония 2002),

• Международные конференции по физике полупроводников (1С?Б Осака, Япония 2000, Эдинбург, Великобритания 2002, Флагштаф, США 2004 Вена, Австрия 2006),

• Всероссийские конференции по физике полупроводников (Нижний Новгород, 2001, Екатеринбург 2007),

• Международная конференция по сверхрешеткам, наноструктурам и нано-устройствам (1С8Ж'02, Тулуза, Франция 2002)

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации представлены в 44 публикациях, список которых приведен в конце автореферата [Д1 - Д44]

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключет1Я и списка цитируемой литературы из 250 наименований Объем диссертации составляет 319 страниц, включая 82 рисунка и 3 таблицы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении кратко изложены причины высокого научного и практического интереса к квантовым точкам (КТ), приведены примеры их применения в различных областях В конце раздела описана структура диссертации и приведены положения, выносимые на защиту

Глава 1. Энергетическая релаксация носителей в квантовых точках.

Первая глава посвящена введению в проблему энергетической релаксации носителей в КТ, ее теоретическому анализу и экспериментальному исследованию преимущественно методами стационарной спектроскопии Как отмечается в разделе 1.1 «Введение», дискретная энергетическая структура уровней электронов и дырок в КТ накладывает целый ряд ограничений на процессы релаксации Среди основных факторов, влияющих на релаксацию, указывается спектр энергетических состояний КТ, электронно-дырочное взаимодействие, спектр фононных состояний, электрон-фононное взаимодействие,

наличие избыточных носителей в КТ Помимо этого, реализация того или иного релаксационного процесса зависит от экспериментальных условий, в частности от температуры образца, мощности оптического возбуждения и энергии фотонов и т д

В раздето 1.2 «Энер! сгпчсская структура квантовых точек» проведено подробное обсуждение энергетических уровней в КТ Для одиночных носителей в самоорганизованных КТ имеется дискретная система уровней с характерным расстоянием между ними, составляющим десятки шеУ Система энергетических уровней электронно-дырочной (е-И-) пары является комбинацией уровней электрона и дырки Помимо дискретного спектра, структура уровней е-Л-пары имеет две зоны сплошного спектра, соответствующих над-барьерному движению электрона или дырки Полный спектр е-И-пары является суперпозицией дискретного и непрерывного спектров и может быть достаточно плотным из-за тесного расположения дискретных уровней в больших КТ или близости зон сплошного спектра в маленьких КТ

В разделе 1.3 «Механизмы релаксации горячих носителей» подробно рассматривается два основных механизма релаксации, а именно фононно-индуцированная и Оже-релаксация Фононно-индуцированная релаксация носителей является базовым релаксационным процессом Для ее реализации не требуется наличия других квазичастиц (носителей, фононов), она может происходить при низкой температуре и слабом возбуждении и определяет нижний предел скорости релаксации носителей Релаксация с испусканием продольных оптических (ЬО) фононов является относительно быстрой Однако она возможна только в КТ, в которых энергетический зазор между уровнями кратен энергии ЬО фононов В других КТ релаксация может происходить с испусканием акустических фононов и, согласно теории [1], должна быть очень медленной На этом утверждении основана гипотеза о неэффективности фононно-индуцированной релаксации носителей, те об эффекте узкого фононного горла Оже-релаксацией называют процесс, в котором избыточная энергия носителя теряется в результате рассеяния на другом носителе, локализованном в КТ или в окружающем материале [2]

В разделе 1.4 «Обзор экспериментальных и теоретических исследований» рассматриваются основные теоретические представления и экспериментальные исследования, выполненные к началу наших работ Одним из

наиболее прямых методов является изучение кинетики разгорания импульса фотолюминесценции (рЬоЫшшпеБсепсе, РЬ), отражающей эволюцию заселения иэлучательного состояния вследствие релаксации носителей из возбужденных состояний Среди работ такого типа отметим работу [3], в которой исследовалась кинетика разгорания РЬ КТ ЫЗэАб при межзонном возбуждении барьерных слоев Авторы установили, что при низкой температуре и низкой плотности мощности возбуждения время разгорания не превосходит несколько десятков пикосекунд В работе [4] изучались время-разрешешше спектры РЬ при квазирезонансном возбуждении КТ 1пР Было установлено, что в течение первых нескольких десятков пикосекунд в спектрах наблюдаются резонансы, сдвинутые от энергии возбуждения на энергию одного или нескольких ЬО фононов, что явилось прямой демонстрацией быстрой релаксации носителей с испусканием ЬО фононов Ряд авторов наблюдало ЬО фонон-ные резонансы в спектрах стационарной люминесценции при квазирезонансном возбуждении КТ Авторы работы [5] предположили, что резонансы обусловлены безызлучательными потерями возбуждения в исследованных структурах В заключении обсуждения экспериментальных исследований подчеркивается, что в рассматриваемых работах только ЬО фононная релаксация была непосредственно идентифицирована как собственный релаксационный механизм при низкой плотности мощности возбуждения Вместе с тем не было найдено убедительных свидетельств существования эффекта узкого фотонного горла в КТ рассматриваемого типа

Отсутствие экспериментальных доказательств эффекта узкого фотонного горла стимулировало теоретические исследования собственных механизмов релаксации Рассматривались различные варианты теории, позволяющие сузить диапазон энергетических зазоров между уровнями, в которых реализуется этот эффект В частности, рассматривались комбинированные фононные процессы ЬО ± ЬА [6], механизм, связанный с наличием дефектов [7] Однако в целом вопрос о природе высокой эффективности фононно-индуцированной релаксации остается теоретически не проработанным до сих пор Теоретически также изучались различные Оже-процессы, включая электрон-электронное, дырочно-дырочное и электрон-дырочное рассеяния [2, 8] Помимо этого в работах рассматривалось взаимодействие носителей с электрон-дырочной плазмой в окрестности КТ, созданной оптической накачкой [2], или с плаз-

монными возбуждениями в легированных слоях гетероструктуры, расположенными недалеко от слоя КТ [9] Экспериментальные исследования Оже-процессов являются крайне неполными Их краткий обзор дан в диссертации

В разделе 1.5 «Объекты и методы исследования» дано описание исследованных гетероструктур с КТ 1пРЛпо ¡С'¿о }Р и 1по ззСао«Аэ/ОаАз Структуры были выращены с помощью эпитаксиальных технологий (МВБ и МОУРЕ [10]) на легированных подложках Характерные размеры КТ 1пР составляют 40 шп по основанию и 5 шп по высоте Средний диаметр КТ ¡пваАз по основанию составляет ~70 пт, а по высоте ~10 пш Двумерная плот-ность точек в слое равна =Ю10 сш"2 для точек обоих типов На переднюю поверхность гетероструктур были нанесены полупрозрачные электроды (золотые или 1ТО), что позволило прикладывать электрическое смещение (Ьшэ) к поверхности образца и развить ряд эффективных методов изучения механизмов релаксации носителей

При экспериментальном исследовании энергетической релаксации носителей использовались два метода, основанные на регистрации сигнала люминесценции КТ В первом методе изучались спектры РЬ при квазирезонансном оптическом возбуждении в присутствии внешнего электрического поля Во втором методе изучалась кинетика нарастания импульса РЬ, измеренного с высоким временным разрешением (5 рэ) с помощью стрик-камеры Люминесценция возбуждалась короткими импульсами (2 рз) перестраиваемого титан-сапфирового лазера В диссертации описаны детали техники эксперимента

Раздел 1.6 «Спектры фотолюминесценции квантовых точек в электрическом поле» посвящен описанию развитого нами метода исследования спектра скоростей релаксации с помощью управляемого электрическим полем тушения люминесценции Метод основан на туннелировании фоторожденных носителей из возбужденных состояний при приложении отрицательного смещения к поверхности образца Туннелирование носителей конкурирует с их энергетической релаксацией, что приводит к зависимости тушения РЬ от скорости релаксации носителей В результате этого спектр РЬ неоднородно уширенного ансамбля КТ отражает зависимость скорости релаксации от величины энергетического зазора между возбужденным и основным уровнями е-Л-пары Пример модификации РЬ спектра КТ 1пР при приложении отрицательного смещения показан на рисунке 1 С ростом отрицательного смещения в спектре

проявляются интенсивные резонансы, обусловленные быстрой релаксацией носителей с испусканием ЬО фононов Аналогичные резонансы наблюдаются в спектрах КТ 1пОаАз Такое же поведение обнаруживают и спектры возбуждения РЬ Фононные резонансы синхронно сдвигаются при сдвиге энергии возбуждения

В разделе 1.7 «Физический механизм формирования фоноппых резо-наисов» показано, что главным процессом, приводящим к фононным резонан-сам, является фононно-индуцированная релаксация горячих носителей при наличии безызлучательных потерь В диссертации описана разработанная нами количественная модель селективного тушения РЬ Модель рассматривает в качестве основных процессов тунелиро-ваиие электронов и дырок через треугольный барьер, сформированный приложенным напряжением, релаксацию г-Л-пары на нижайший уровень и их последующую рекомбинацию Установлено, что эта модель правильно описывает экспериментальные зависимости интенсивности РЬ от приложенного напряжения, полученные как для ЬО резонанса, так и для спектральной точки, в которой релаксация е-Л-пары происходит с испусканием двух акустических фононов (точка 1735 шеУ на рис 1) Результаты теоретического анализа позволили определить ряд важных параметров исследуемой структуры В частности установлено, что глубина залегания основного дырочного состояния в КТ 1пР составляет всего 13 шеУ, что подтверждает сделанное ранее теоретическое предсказание о малой глубине потенциальной ямы в КТ этого типа [11]

В заключительном разделе 1.8 перечислены основные результаты и выводы по главе 1 Результаты этих исследований опубликованы в работах [Д6,Д9,Д10,Д15,Д16,Д20,ДЗЗ]

1650

1700 1750

Photon energy (meV)

Рис 1

Глава 2. Релаксация с участием акустических фо ионов и Оже-релаксация.

В разделе 2.1 «Акустические фопониые резонансы» описывается

исследование особенностей, наблюдаемых между ЬО-фоионными резонансами и возбуждающей линией в условиях сильного тушения РЬ (см рис 1) Положение этих особенностей соответствует энергиям высокочастотных ТА и ЬА фононов кристалла 1пР, а также ЬА фононов барьерного слоя 1пваР Для КТ 1пОаАз также набиодаются резонансы, сформированные акустическими фонолами Для определения скорости релаксации носителей с испусканием акустических фоно-Рис 2 нов проведены подробные исследования импуль-

са РЬ в различных спектральных точках Установлено, что импульс описывается функцией /(/) = /0[схр(— (уР1 + Го,)') ~ ехр(~ (Уг + /п)')] и ее обобщениями, учитывающими неоднородность ансамбля КТ Здесь уР1, уг, у01, у\, ~ скорости рекомбинации, релаксации, и туннелирования е-Л-пары из основного и возбужденного состояний, соответственно Это позволило определить абсолютные значения скоростей релаксации (т/1 = уг) и их спектральную зависимость, пример которой для КТ 1пР приведен на рисунке 2

В спектрах скоростей релаксации также наблюдаются акустические фононные резонансы, в максимумах которых время релаксации не превышает 50 рэ Столь высокая скорость релаксации с испусканием акустических фононов еще не нашла своего теоретического обоснования В диссертации обсуждаются несколько возможных причин эффективного взаимодействия е-Л-пары с акустическими фононами Среди них, в частности, рассматривается Г-Х-Ь-смешивание состояний носителей в КТ, разрешающее участие фононов с большим волновым вектором в релаксационных процессах Возможной причиной также является малая групповая скорость и, соответственно, большое время взаимодействия высокочастотных фононов с носителями Низкоэнергетический пик (РА на рис 2), впервые обнаруженный в нашей работе, вероятно обус-

Stokes shift (me VI

ловлен взаимодействием с резонансными фононами с длиной волны порядка диаметра основания КТ, что было предсказано теоретически в работе [1]

В разделе 2.2 «Оже-релаксацпя» описываются несколько Оже-процес-сов, исследованных экспериментально Первый из рассматриваемых процессов наблюдается при мощном возбуждении, когда в КТ рождаются несколько е-И-пар Эксперимент показывает, что фононные резонансы, наблюдаемые в спектрах образцов с большими нерадиационными потерями (см рис 1), постепенно замываются с ростом мощности возбуждения Это свидетельствует о быстрой релаксации е-Л-пары при любых зазорах между энергетическими уровнями и интерпретируется как включение эффективного механизма Оже-релаксации, обусловленного рассеянием носителя на носителе при наличии нескольких е-И-пар в КТ Указанный процесс также приводит к ускорению нарастания

импульса РЬ и появлению в нем скачка интенсивности РЬ (см вставку на рис 3) Это свидетельствует о большой скорости Оже-процесса, лежащей за пределами временного разрешения экспериментальной установки (5 ре)

Другим классом изученных процессов являются процессы в заряженных КТ Зарядовое состояние КТ контролировалось с помощью приложенного напряжения или дополнительной подсветки, рождающей носители в барьерных слоях В этом случае также наблюдался скачок интенсивности РЬ Импульс РЬ хорошо описывается функцией /(/) = /0[ехр(-/рг/)-(агехр(-^0 + (1-а)ехр(-?';,л0)].гдеа -

доля точек, в которых происходит быстрая Оже-релаксация е-й-пары со скоростью уА, урь - скорость фононной релаксации Эксперимент показывает (рис 3), что, с ростом доли заряженных КТ 1пР и увеличением заряда в них, величина скачка увеличивается В работе подчеркивается неполная однознач-

05-,

04

'03

S 02

5

8

w 01

00

J

Сц

- u=ov

step

electric

□

. current induced

а

50 100 Пше (ре)

QD chafing induced Сi

tv

Ьсзо-о

р-о

■П-

-1 5

-10 -05 00 05

-0i

06 a

04

•02

00

Ц, „(V)

Рис 3

ность этой интерпретации возможно как проявление Оже-процесса, так и рекомбинации дырки с резидентным электроном

Еще один Оже-процесс, проявляющийся при протекании электрического тока через гетероструктуру (см рис 3, О'ыаз < - IV), обусловлен рассеянием носителей, локализованных в КТ, на носителях тока Аналогичные явления наблюдаются и для КТ 1пОаАэ В работе проводится подробное обсуждение этих процессов

Раздел 2.3 «Температурная зависимость динамики горячих носителей в квантовых точках» посвящен детальному исследованию эффекта ускорения нарастания импульса РЬ с повышением температуры образца с КТ 1пР Этот эффект, впервые описанный в работе [3] для КТ 1пАз, интерпретирован в модели ускорения релаксации носителей за счет стимулированного испускания фононов В нашей работе установлено, что этот процесс не играет существенной роли, и предложено другое объяснение эффекта В предложенной нами модели предполагается, что при повышенных температурах образца происходит термический выброс ("испарение") фоторожденной дырки из КТ, т к потенциальная яма для дырок в КТ 1пР меньше 15 шеУ В результате этого КТ становится отрицательно заряженной, причем заряд сохраняется в течение времени, сравнимого с периодом следования лазерных импульсов При возбуждении заряженных КТ происходят Оже-процессы или "мгновенная" рекомбинация фоторожденных дырок с резидентными электронами, что и приводит

Т=50К

к сокращению переднего фронта импульса РЬ ансамбля КТ Выброшенные в барьер дырки постепенно возвращаются, что приводит к появлению медленной компоненты в затухании РЬ

Рис 4

О 200 400 600 Типе (рэ)

Рассмотренная модель позволила количественно объяснить все наблюдаемые температурные зависимости таких характеристик, как времена нарастания и затухания быстрой и медленной компоненты РЬ, а также их интегральных интенсивностей Рассчитанная в рамках этой модели форма импульса РЬ (рис 4)

оказалась в хорошем согласии с экспериментом В работе также установлена роль "испарения" электронов и получены значения параметров рассмотренных процессов Сделан вывод, что сокращение переднего фронта РЬ не связано с ускорением релаксации носителей

В разделах 2.4 "Заключение" и 2.5 "Осповные результаты и выводы по главе 2" кратко суммируются полученные результаты Изложенные в главе 2 результаты опубликованы в работах [Д10, Д12, Д15, Д16, Д20, Д30„ ДЗЗ] При анализе результатов использованы материалы работ [Д1-Д5, Д7, Д37]

Глава 3. Исследование топкой структуры уровнен и спиновой динамики носителей с помощью квантовых биений.

В разделе 3.1 «Введение» указывается, что для понимания спиновой динамики носителей необходимо знание тонкой структуры энергетических уровней, исследование которой крайне затруднено большим неоднородным уширением ансамбля КТ Эффективным методом при этом оказывается изучение квантовых биений состояний тонкой структуры В данной главе описано пять типов квантовых биений, впервые обнаруженных в кинетике РЬ квантовых точек 1пР В начале главы приведены основные понятия и спин-гамильтониан, необходимые для описания квантовых биений

В разделе 3 2 «Квантовые биения состояний тонкой структуры в нейтральных квантовых точках 1пР» описаны биения, наблюдаемые в продольном и наклонном магнитном полях в кинетике РЬ при приложении отрицательного смещения С/ыш < -0 8 V, при котором точки становятся нейтральными Продольное магнитное поле расщепляет светлые состояния экситона I +1) и |-1>, суперпозиция которых возбуждается линейно-поляризованным излучением Биение этих состояний приводит к быстрозатухающим осцилляциям кинетики степени циркулярной поляризации РЬ, анализ которых позволяет определить з-фактор экситона и его разброс в ансамбле

В косом магнитном поле наблюдаются биения темных и светлых состояний экситона (рис 5) Их анализ позволяет определить электронный фактор и величину обменного расщепления 50 между темным и светлым дублетами В работе установлена высокая температурная стабильность биений, наблюдаемых вплоть до 100 К Анализ показал, что затухание биений при Т < 50 К обусловлено их дефазировкой из-за разброса параметров тонкой

63

Рис 5

-015 V -0 75 V -100У -120 V -1 50 V

200 300 итс (рз)

структуры в ансамбле КТ При дальнейшем росте температуры основным ме\аш1змом релаксации становится термический заброс электрона на возбужденное состояние (процесс Орбаха)

В разделе 3.3 «Триолные квантовые биевия в однократно заряженных квантовых точках» описывается принципиально новый вид биений, ранее не наблюдавшийся экспериментально (рис 6) Они наблюдаются при линейно поляризованном возбуждении и детектировании РЬ в ко- и кросс линейных поляризациях Биения проявляются в отсутствии магнитного поля, а приложение продольного магнитного поля приводит к их подавлению Биения наблюдаются в узком диапазоне приложенных напряжений (8Цят ~ 0 ЗУ), соответствующем наличию одного резидентного электрона в КТ в среднем

Анализ механизма формирования наблюдаемых квантовых биений основан на предложенной К В Кавокиным [Д19, 12] модели энергетической структуры горячего триона, состоящего из резидентного электрона в основном состоянии и фоторожден-ной е-й-пары в возбужденном состоянии Тонкая структура триона содержит синглет-ный и три триплетных уровня, ращеплен-ных обменным взаимодействием Одновременное возбуждение двух триплетных уров-Рис 6 ней линейно поляризованным светом и при-

водит к возникновению биений, частота которых определяется расщеплением триплета в)=-801/ й

В разделе 3.4 «Электронные н дырочные квантовые бнеиня» описываются биения степени циркулярной поляризации РЬ, связанные с

50 100 Шпе (рБ)

прецессией электронного и дырочного спинов в поперечном магнитном поле Прецессия дырочного спина наблюдалась в однократно отрицательно заряженных КТ при возбуждении фотонами с энергией, всего на 5 - 15 теУ больше энергии основного перехода При этом электрон рождался на основном уровне, и его спин спаривался со спином резидентного электрона Прецессия дырочного спина приводит к быстро затухающим биениям, причем частота биений, определяемая величиной зеемановского расщепления, нелинейно зависела от магнитного поля Аналогичная полевая зависимость уже наблюдалось для структур с квантовыми ямами

Прецессия электронного спина проявлялась в виде противофазных слабо затухающих осцилляции малой амплитуды в ко- и кросс-поляризован-ной РЬ Осцилляции наблюдались при возбуждении КТ, содержащих два резидентных электрона со спаренными спинами, на 45 теУ выше основного состояния При таком возбуждении дырки с некоторой вероятностью могут рождаться в барьерных слоях, поскольку глубина потенциальной ямы для дырок в точках 1пР невелика Такая делокализованная в барьере дырка слабо взаимодействует с локализованным в КТ электроном и не препятствует прецессии его спина в поперечном магнитном поле Время существования дырки в барьере может составлять сотни пикосекунд После захвата дырки в квантовую точку, она может рекомбинировать с одним из электронов Ее рекомбинация с фоторожденным электроном и дает наблюдаемые биения

В разделах 3.5 «Заключение» и 3.6 «Основные результаты и выводы по 1лаве 3» систематизированы экспериментальные условия, при которых наблюдаются различные биения, и приведены параметры тонкой структуры экситонов и трионов, полученные из анализа биений Результаты исследований опубликованы в работах [Д11, Д13, Д14, Д17, Д19, Д21, Д24, Д27, Д43, Д44] При анализе результатов использованы также работы [Д18, Д26]

Глава 4. Отрицательная поляризации люминесценции как метод исследования долговременной ориентации электронного спина в квантовых точках.

Интерес к поиску долшживущей спиновой поляризации носителей в КТ стимулирован теоретическим предсказанием сильного подавления ряда механизмов спиновой релаксации, прежде всего механизма Дьяконова-Переля [13]

В разделе 4.1 «Введение» обсуждается состояние исследований на момент начала наших работ (2004 г) Локализация электронов в КТ приводит к усилению сверхтонкого взаимодействия [14], обуславливающего быструю релаксацию электронного спина в поле ядерных спиновых флуктуаций [15] Подавление этого эффекта продольным магнитным полем позволяет увеличить время жизни спина Теоретический предел, обусловленный электрон-фононным взаимодействием, достигает единиц секунд [16] Экспериментально получено время 20 ms в поле 4 Т [17] В этом разделе сформулированы также требования к объектам и методам исследования В данной главе подробно описывается эффект отрицательной циркулярной поляризации (negative circular polarization, NCP) PL, позволяющий изучать поляризацию резидентного электрона, и развитый нами PL-pump-probe метод, обеспечивающий исследование распада спиновой поляризации в большом временном диапазоне

В разделе 4.2 «Спектр и кинетика циркулярной поляризации люминесценции» описывается эффект NCP, наблюдаемый в спектре и кинетике PL КТ InP при квазирезонансном возбуждении Эффект заключается в возникновении долгоживущей отрицательной поляризации при возбуждении PL квантовых точек с относительно большим стоксовым сдвигом (см рис 7)

При этом амплитуда степени поляризации, у4мСр, может достигать десятков процентов по модулю В экспериментах установлено, что большая амплитуда NCP достигается при (а) наличии одного резидентного электрона в КТ в среднем, (б) небольшом продольном магнитном поле (В ~ 0 1 Т) и (в) интенсивной накачке

Подробное исследование зависимости NCP от зарядового состояния КТ описано в разделе 4.3 «Зависимость NCP от приложенного электрического смещения». Показано, что максимум NCP достигается при тех же напряжениях, что и мак-

в2

250 500 750 1000

(Ь)

250 500 750 1000 time (ps)

Рис 7

симум амплитуды трионных биений, описанных в главе 3 При отклонении от оптимального напряжения величина ЫСР убывает, причем ее поведение

хорошо описывается функцией Лоренца с полушириной и амплитудой, зависящими от мощности накачки

В разделе 4 4 «Модель формирования NCP» кратко рассматриваются модели, предложенные в работах [18, 19] Модель работы [18] рассматривает рождение свободных электронов и дырок в барьерных слоях, связывание их в темные и светлые экситоны и последующий захват экситонов в КТ В работе [19] обсуждается процесс возбуждения носителей в «смачивающем слое» с последующим захватом их на возбужденные состояния КТ Предполагается, что дырочный спин в процессе захвата теряется, тогда как спин электрона сохраняет свою ориентацию Для реализованного в нашей работе процесса непосредственного поглощения фотона в КТ нами разработана модель, близкая к модели работы [19] В нашей модели рассматривается рождение горячих трионов с параллельными (Р-трионы) и анти-параллельными (А-трионы) электронными спинами В Р-трионах происходит взаимных переворот (flipflop) электронного и дырочного спина, в результате которого электронные спины спариваются, а инвертированный дырочный спин обуславливает наблюдаемый эффект NCP Привлечение flip-flop процесса в горячем трионе для объяснения формирования NCP было предложено К В Кавокиным и впервые опубликовано в работе [19] Частичная потеря спина дырки в А-трио-нах обеспечивает спиновую ориентацию резидентных электронов В разделе приведены кинетические уравнения, описывающие названные процессы, и их решения, хорошо воспроизводящие кинетику люминесценции в различных поляризациях, а также кинетику степени циркулярной поляризации Для амплитуды NCP получено простое выражение Лкср = Hj(l-2q) - пР, где пл и пР - доли КТ с А- и Р-трионами, q - вероятность ориентации спина резидентного электрона в КТ с А-трионами

В разделе 4.5 «Друз, импульсные эксперименты (PL pump-probe)» описывается развитый нами метод исследования долгоживущей спиновой поляризации резидентных электронов Метод основан на формировании двух лазерных пучков (pump и probe) с независимым управлением поляризацией каждого из них Лазерные импульсы в каждом из каналов разнесены во времени, так что люминесценция, возбуждаемая каждым из пучков, может детектироваться независимо с помощью стрик-камеры Для исследования спиновой динамики в микросекундном масштабе времени, в каждом из каналов форми-

ровались цуги лазерных импульсов с варьируемым временным зазором между ними Развитый метод использован, прежде всего, в экспериментах с одинаковыми шггенсивностями pump и probe пучков, описанных в разделе 4.6 «Проверка модели ориентации спинов резидентных электронов». В разделе показано, что спиновая поляризации может быть определена из этих экспериментов по формуле (5) = 0 5[Ancp (cross) - ANCP

^ncp где

-4ncp(co) и /lNCp(cross) - амплитуды NCP при ко- кросс-поляризованном возбуждении Установлено, что при равной интенсивности пучков /lN-Cp(cross) « 1, поэтому поляризация резидентного электрона с хорошей точностью определяется разностью ДЛнср = ^ncp(cr0ss) -^ncp(co)

В разделе 4.7 «Спиновая поляризация в различных поданеамблях квантовых точек» описан вариант модели, учитывающий наличие нейтральных и двукратно заряженных КТ в ансамбле Этот вариант использован в разделе 4.8 «Моделирование кинетики поляризованной люминесценции» для более аккуратного описания особенностей кинетики В результате моделирования получена оценка времени flip-flop процесса 50 ps В разделах 4.9 «Зависимость NCP от плотности мощности возбуждения» и 4.10 «Температурная зависимость NCP» описано поведение NCP при варьировании внешних условий Установлено, что NCP увеличивается с ростом мощности накачки, что указывает на накопление поляризации резидентных электронов Описаны двухпучковые эксперименты с варьируемой длительностью цуга пробных импульсов и их моделирование Получена оценка вероятности поглощения фотона одной КТ при квазирезонансном возбуждении а « 1 6*10"3 Температурные измерения показали, что NCP и, соответственно, спиновая поляризация разрушаются практически до нуля при Т > 50 К Для описания этих экспериментов сделано обобщение модели формирования NCP, учитывающее спиновую релаксацию дырки в горячих Р-трионах Установлено, что основным процессом разрушения спиновой поляризации является процесс Орбаха Получено хорошее количественное согласие теории и эксперимента

В разделе 4.11 «NCP в продольном магнитном поле» описываются результаты исследования NCP при ко- и кросс поляризованном возбуждениях в зависимости от величины продольного магнитного поля В обоих случаях

наблюдаемое поведение NCP может быть описано как колоколообразное уменьшение NCP, наложенное на линейную зависимость от магнитного поля Анализ показал, что линейная зависимость обусловлена вымораживанием резидентных электронов на нижайшем зеемановском уровне в «дефектных» КТ, в которых спин электрона быстро релаксирует предположительно из-за наличия парамагнитных дефектов в окрестности КТ Колоколообразное поведение обусловлено (i) стабилизацией экситонных спинов в нейтральных КТ и (и) стабилизацией дырочных спинов в А-трионах, вследствие которой уменьшается эффективность поляризации резидентных электронов Анализ также показал, что возможное подавление магнитным полем процесса flip-flop не проявляется в данных экспериментах, поскольку амплитуда NCP определяется кинетикой затухания, а не нарастания импульса PL

В заключительных разделах 4.12 «Заключение» и 4.13 «Основные результаты и выводы по главе 4» подведены итоги исследования эффекта NCP в КТ InP Делается вывод о том, что построенная модель формирования NCP позволяет количественно описать все закономерности в поведении NCP, исследованные экспериментально Установленная связь между амплитудой NCP и спиновой поляризацией резидентных электронов служит надежной основой для исследования времени жизни спина Результаты исследований опубликованы в работах [Д22, Д23, Д25, Д28, Д31, Д43] При анализе результатов экспериментальных исследований использовались методы, развитые в работе [Д8]

Глава 5. Долгоживущая спиновая поляризация носителей в квантовых точках.

В этой главе рассмотрена спиновая релаксация резидентных электронов в квантовых точках InP и InAs в масштабе времен от долей микросекунды до единиц миллисекунд, изученная с помощью описанного выше PL-pump-probe метода В разделе 5.1 «PL-pump-probe эксперименты в микросекундном диапазоне» описываются детали метода исследования и анализа экспериментальных данных На рисунке 8 приведены результаты исследования амплитуды NCP для КТ InP как функции задержки между цугами pump и probe импульсов Видно, что ненулевая разность амплитуд NCP, ДЛКСр, и, соответственно, электронная спиновая поляризация наблюдаются на временах

вплоть до 100 микросекунд Для исследования спиновой поляризации в большем временном диапазоне мы использовали чувствительный метод, основанный на регистрации степени циркулярной поляризации РЬ Измерения, описанные в разделе 5.2 «Субмиллисекундная спиновая релаксация», показали, что спиновая поляризация в КТ 1пР наблюдается вплоть до единиц миллисекунд

Скорость релаксации спина, как описано в разделе 5.3 «Релаксация в продольном магнитном поле», квадратично растет с ростом магнитного поля и достигает величины у, = 0 06 (цэ)"1 в поле В = 10 Т Ускорение спиновой релаксации объясняется смешиванием нижайших и возбужденных электронных состояний, приводящим к активации рамановского двухфононного процесса релаксации Повышение температуры образца выше 10 К, как показали эксперименты, описанные в разделе 5.4 «Температурная стабильность спиновой ориентации», также приводит к резкому ускорению релаксации спина Такое поведение релаксации хорошо описывается в предположении, что основным термоактивируемым процессом является процесс Орбаха, связанный с «забросом» электрона на ближайший возбужденный уровень

В разделе 5.5 «Долгоживущая ориентация электронных спинов в условиях подавления динамической ядерной поляризации» описаны эксперименты, в которых использовалась сложная последовательность импульсов, состоящая из двух пар ршпр-ргоЬе импульсов в одном периоде накачки Циркулярная поляризация импульсов второй пары была ортогональной поляризации импульсов первой пары, так что средняя поляризация возбуждения равнялась нулю Это позволило полностью подавить эффект динамической поляризации ядер, рассматриваемый многими авторами как основной механизм стабилизации электронного спина Эксперименты, выполненные для наноструктур с отожженными КТ ¡пАэ, показали, что даже в

delay (jis)

Рис 8

отсутствии ядерной поляризации в точках этого типа долгоживущая электронная поляризации сохраняется по крайней мере в течение 100 мкс

Роль взаимодействия с ядерными спинами в квантовых точках подробно изучена в разделе 5.6 «Влияние сверхтонкого взаимодействия на электронную спиновую поляризацию», где обсуждаются два эффекта Первый эффект обусловлен случайным полем неориентированных ядерных спинов,

приводящим к быстрой деполяризации электронного спина в отсутствии внешнего поля [17] Приложение продольного магнитного поля подавляет этот эффект (рис 9) Полуширина провала в полевой зависимости амплитуды NCP служит мерой эффективного поля, В/, ядерных спиновых флуктуаций В этом разделе подробно описываются экспериментальные исследования и анализ ядерных спиновых флуктуаций в КТ InP 0 250 500 750 1000 и InGaAs

time (ps) Второй эффект заключается в действии

Рис 9 регулярного поля динамической ядерной

поляризации, появляющемся в случае сверхтонкого взаимодействия с ориентированным электронным спином Эффективное поле ядерной поляризации, Вм, можно измерить по величине сдвига провала (см вставку на рис 9) В принципе поле B,v может достигать больших значений (единицы или десятки Тесла) при большой поляризации ядер В этом случае может происходить стабилизация электронного спина за счет расщепления электронного уровня в ядерном поле и релаксации электрона на нижнюю зеемановскую компоненту Помимо этого, накопленный в ядерной подсистеме угловой момент может быть тем резервуаром, который служит для восстановления поляризации электронного спина в случае ее потери В экспериментальных условиях, использованных нами при исследовании долгоживущей электронной спиновой ориентации в КТ InP, поле Bn не превышало 10 шТ, что соответствует ничтожной (доли процента) поляризации ядер В этих условиях стабилизация электронного спина за счет сверхтонкого взаимодействия невозможна Поэто-

0 50

0 25

-0 25

-0 50

му в работе делается вывод о том, что наблюдаемое большое время жизни спина электрона не является следствием сверхтонкого взаимодействия

В последнем разделе 5.7 приводятся основные результаты и выводы по главе 7. Результаты исследований опубликованы в работах [Д29, ДЗ1, Д32, Д34-Д36, Д39-Д43] При анализе результатов использовались также данные работы [38]

Заключение

В диссертационной работе получены следующие основные результаты

1 Разработан метод измерения спектральной зависимости скорости энергетической релаксации электрон-дырочной пары в квантовых точках 1пР и ГпОаАэ, основанный на управляемом изменении квантового выхода люминесценции с помощью приложенного электрического поля

2 Обнаружено, что приложение электрического поля, снижающего квантовый выход, сопровождается появлением в спектрах люминесценции квантовых точек сравнительно узких резонансов, обусловленных быстрой фононной релаксацией носителей Установлено, что, помимо резонансов на частотах оптических фононов, в спектрах люминесценции присутствуют менее интенсивные акустические фононные резонансы Этот результат является первой демонстрацией эффективности энергетической релаксации носителей с испусканием акустических фононов

3 Получены экспериментальные доказательства реализации Оже-процес-сов в квантовых точках 1пР и 1пСаАз при нескольких вариантах внешнего воздействия, а именно при увеличении мощности оптического возбуждения, при электрической зарядке точек с помощью возбуждения оптических переходов в барьерных слоях или приложенного напряжения, и при протекании через гетероструктуру электрического тока

4 Экспериментально обнаружено ускорение нарастания импульса люминесценции квантовых точек 1пР с ростом температуры Установлено, что этот эффект не связан с термической стимуляцией процессов фононной релаксации, а обусловлен тепловым выбросом фоторожденных дырок в барьер Предложена теоретическая модель, позволившая количественно описать наблюдаемый эффект

5 Проведено сравнительное исследование спиновой динамики в квантовых ямах ОзАэ/ЛЮзАб, короткопериодных сверхрешетках ОаАз/А1Аз и квантовых точках 1пР/1пСаР Показано, что большинство экспериментальных и теоретических методов изучения тонкой структуры уровней и спиновой динамики, разработанные для квазидвумерных гетероструктур, могут быть перенесены на структуры с квантовыми точками, несмотря на значительное большее неоднородное уширение оптических переходов в ансамбле квантовых точек

6 Обнаружено проявление квантовых биений уровней тонкой структуры в люминесценции электрически нейтральных квантовых точек 1пР Показано, что анализ формы биений дает точную количественную информацию о величинах расщеплений, составляющих сотые доли от ширины контура оптического перехода

7 Обнаружен принципиально новый эффект периодических осцилляций степени линейной поляризации люминесценции однократно заряженных квантовых точек 1пР в отсутствии магнитного поля Показано, что причиной осцилляций являются квантовые биения состояний горячего триона, расщепленных обменным взаимодействием

8 Определены параметры экситонной тонкой структуры и значения g-фaк-торов электрона и дырки в квантовых точках 1пР Оценен разброс параметров в неоднородном ансамбле точек

9 Обнаружено, что при возбуждении однократно заряженных квантовых точек 1пР циркулярно поляризованным светом, степень циркулярной поляризации люминесценции, регистрируемой со стоксовым сдвигом 20 -70 шеУ, имеет отрицательный знак Эффект отрицательной поляризации люминесценции интерпретирован как результат одновременного переворота электронного и дырочного спинов в горячем трионе, обусловленного анизотропной компонентой обменного взаимодействия

10 Экспериментально установлено, что степень отрицательной поляризации люминесценции заряженных квантовых точек однозначно связана со степенью ориентации спина резидентного электрона Таким образом, исследование отрицательной поляризации позволяет изучать долговременную динамику электронного спина

11 Развита феноменологическая модель, описывающая спиновую динамику ансамбля квантовых точек, содержащих различное количество резидентных электронов Анализ экспериментальных данных с использованием развитой модели позволил оценить долю нейтральных и однократно заряженных точек и основные параметры спиновой релаксации носителей

12 Обнаружен нетривиальный характер зависимости степени отрицательной поляризации люминесценции ансамбля квантовых точек InP от величины и знака продольного магнитного поля Сделан вывод, что изменение степени поляризации в магнитном поле обусловлено двумя основными процессами вымораживанием электронного спина на нижний зеемановский подуровень и подавлением переворота дырочного спина в процессе энергетической релаксации дырки

13 Разработан и реализован оригинальный метод исследования спиновой динамики в исключительно широком временном диапазоне от единиц пикосеку нд до миллисекунд - люминесцентный pump-probe метод

14 С использование люминесцентного pump-probe метода экспериментально продемонстрировано существование ненулевой электронной спиновой поляризации на временах, порядка единиц миллисекунд в квантовых точках InP и сотен микросекунд в квантовых точках InGaAs

15 С помощью измерения величины эффективного магнитного поля динамической ядерной поляризации, а также прямых экспериментов, проведенных в условиях полного подавления динамической ориентации ядер, показано, что поляризация ядерной спиновой системы не является причиной столь долговременной спиновой памяти

Основные работы, включенные в диссертацию.

Д1 И H 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 эксигонных 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)

ДЗ M V Belousov, A Yu Chernyshov, I V Ignat'ev, I E Kozm, A V Kavokm, H M Gibbs, G Khitrova, "Statistical Model Explaining the Fine Structure and

Interface Preference of Localized Excitons in Type-II GaAs/AIAs 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", Ф1Т 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-сверхрешеткзх типа II», ФТТ 40, No 6, с 1140-1146 (1998) Д6 I Е Kozin, I V Ignatiev, S Nair, H -W Ren, S Sugou, Y Masumoto "LO phonon mediated relaxation m InP self assembled quantum dots m 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 electnc current" Phys Rev B60,pp R14001-R14003 (1999) Д8 И Я Герловин, И В Игнатьев, В В Овсянкин, «Магнитный дихроизм и структура вибронного спектра перехода ^-^(Tsg) в кристалле SrF3 SmT», Опт спектр 86, с 982-987 (1999) Д9 I Е Kozin, I V Ignatiev, S Nair, H -W Ren, S Sugou, Y Masumoto "LO phonon resonances m photoluminescence spectra of InP self assembled quantum dots in electric field" J Lumm 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 В 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" (NAN02000 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, К Nishi.H-W Ren, S Sugou, Y Masumoto "Phonon-assisted earner relaxation m self-assembled quantum dots " Proc 25th Int Conf on the Physics of Semiconductors (ICPS25, Osaka, Japan, September 17-22, 2000) Springer Proceedings m 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 "Electnc 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) Spnnger Proceedmgs in Physics, Vol 87, Pt II, pp 1149-1150(2001) Д14 VG Davydov, A V Fedorov, IV Ignatiev, IE Kozin,H-W Ren,M Sugisaki, S Sugou, Y Masumoto "Quantum Beats m Photoluminescence Kinetics of InP Quantum Dots m Electnc field "Phys Stat Sol (b) 224,425-9 (2001) Д15 V G Davydov,! V Ignatiev, I E Kozm, 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)

#16 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 075316-111 (2001)

#17 IE Kozin, VG Davydov, IV Ignatiev, A Kavokin, K Kavokin, M Sugisa-ki, Y Masumoto, "Spin quantum beats of hot tnons 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 #18 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 m the GaAs/AlxGa^As superlattices" Phys Rev B 65,035317-1 - 10(2002) #19 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)

#20 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 #21 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)

#22 I A Yugova, I V Ignatiev, S Yu Verbm, 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 andL Esaki, pp 417-420(2003) #23 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) #24 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)

#25 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) #26 I Ya Gerlovin, Yu K Dolgikh, S A Eliseev, V V Ovsyankin, Yu P Efimov, I V Ignatiev, V V Petrov, S Yu Verbm, and Y Masumoto, "Spin dynamics of earners in the GaAs quantum wells in an external electric field " Phys Rev B69, pp 035329-1-9 (2004)

Д27 Y Masumoto, I V Ignatiev, К Nishibayashi, T Okuno, S Yu Verbin, and I A Yugova, "Quantum beats in semiconductor quantum dots" J Lumm 108, pp 177-180(2004)

Д28 S Yu Verbin, I Ya Gerlovm, I V Ignatiev, and Y Masumoto, "Negative polarization of luminescence in the charged InP quantum dots", Proc 12th Int Symp "Nanostructurcs Physics and Technology" (NAN02004, St -Petersburg, 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 orientation of electron and nuclear spms 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, IE Kozm, and Y Masumoto, "Temperature behavior of hot earner dynamics m InP quantum dots", Phys Rev В 71, pp 195323-1-13 (2005) Д31 M Ikezawa, В Pal, Y Masumoto, I V Ignatiev, S Yu Verbin, and I Ya Gerlovin, "Sub-millisecond electron spin relaxation in InP quantum dots", Phys Rev В 72, pp 153302-1-4(2005) Д32 I V Ignatiev, I Ya Gerlovin, S Yu Verbm, W Maruyama, and Y Masumoto, "Effect of nuclear spins on the electron spin dynamics in negatively charged InP quantum dots", Proc 13th Int Symp "Nanostructures Physics and Technology" (St -Petersburg, Russia, June 20-25, 2005) Ioffe Institute, St Petersburg, 2005, pp 47-48 ДЗЗ И В Игнатьев, И Э Козин, «Динамика носителей в полупроводниковых квантовых точках», С -Петербургский Государственный Университет, физический факультет С -Петербург 2005, 126 с Д34 В Pal, М 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 Verbm, В Pal, M Ikezawa, I V Ignatiev, and Y Masumoto, "Nuclear spin fluctuations m InP QDs", Proc 14th Int Symp "Nanostructures Physics and Technology" (NAN02006, St -Petersburg, Russia, June 26-30, 2006) Ioffe Institute, St Petersburg, 2006, pp 73-74 Д36 R Oulton, R V Cherbumn, A Greihch, I. V Ignatiev, D R Yakovlev, and M Bayer, "Hyperfine interaction in InGaAs QDs", Proc 14th Int Symp "Nanostructures Physics and Technology" (NAN02006 St -Petersburg, Russia, June 26-30, 2006) Ioffe Institute, St Petersburg, 2006, pp 129-130 Д37 Д К Логинов, E 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 Gerlovm, Yu Р Efimov,Yu К Dolgikh, S A Eliseev, V V Ovsyan-kin, V V Petrov, R V Cherbumn, I V Ignatiev, I A Yugova, L V Fokina, A Greihch, D R Yakovlev, M Bayer, "Electron-spin dephasmg m

GaAs/AlGaAs quantum wells with a gate-controlled electron density" Phys Rev В 75, pp 115330-1-8 (2007)

Д39 Bipul Pal, Sergey Yu Verbin, Ivan V Ignatiev, Michio Ikezawa, Yasuaki Masumoto, "Nuclear-spin effects m singly negatively charged InP quantum dots", Phys Rev B75,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, с 1443-1450 (2007)

Д41 М Yu Petrovandl V Ignatiev, "Effect of annealing on the localization volume of electrons in InAs/GaAs quantum dots", Proc 15th Int Sy mp "Nano-structures Physics and Technology" (NAN02007 Novosibirsk, Russia, June 25-29, 2007) IofTe 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 m small magnetic field", Proc 15th Int Symp "Nanostructures Physics and Technology" (NAN02007 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, с 662-674(2008)

Список цитированной литературы

1 U Bockelmann and G Bastard, "Phonon scattering and energy relaxation m two, one-, and zero-dimensional electron gases", Phys Rev В 42, 8947 (1990)

2 U Bockelmann and T Egeler, "Electron relaxation m quantum dots by means of Auger processes", Phys Rev В 46, 15574(1992)

3 В Ohnesorge, M Albrecht, J Oshinowo, A Forchel, Y Arakawa, "Rapid earner relaxation in self-assembled InxGa!.xAs/GaAs quantum dots", Phys Rev В 54, 11532(1996)

4 M Vollmer, E J Mayer, W W Rühle, A Kurtenbach, К Eberl, "Exciton relaxation dynamics m quantum dots with strong confinement", Phys Rev В 54, 17292 (1996)

5 R Heitz, M Grundmann, N N Ledentsov, L Eckey, M Veit, D Bimberg, V M Ustinov, A Yu Egorov, A E Zhukov, P S Kop'ev, Zh I Alferov, "Multiphonon-relaxation processes m self-organized InAs/GaAs quantum dots", Appl Phys Lett 68,361 (1996)

6 T Inoshita, H Sakaki, "Electron relaxation in a quantum dot Significance of multiphonon processes", Phys Rev В 46, 7260 (1992)

7 PC Sercel, "Multiphonon-assisted tunneling through deep levels A rapid energy-relaxation mechanism in nonideal quantum-dot heterostructures", Phys Rev В 51, 14532 (1995)

8 A L Efros, V A Kharchenko, M Rosen, "Breaking the phonon bottleneck in nanometer quantum dots Role of Auger-hke processes", Solid State Commun 93,301 (1995)

9 A V Baranov, A V Fedorov, I D Rukhlenko, and Y Masumoto, "Intraband earner relaxation in quantum dots embedded m doped heterostructures", Phys Rev В 68, 205318 (2003)

10 Semiconductor Quantum Dots Physics, Spectroscopyand Applications, Eds Yasuaki Masumoto and Toshihide Takagahara Springer series "NanoScience and Technology" (Berlin, Heidelberg, Sponger-Verlag, 2002)

11 С Pryor, M-E Pistol, L Samuelson, "Electronic structure of strained InP/Ga05iIno49P quantum dots", Phys Rev В 56, 10404(1996)

12 К V Kavokin, "Fine structure of the quantum-dot tnon", Phys Status Solldi A 195, 592 (2003)

13 Оптическая ориентация, под ред Б П ЗахарченииФ Майера (Л , «Наука», 1989), 408 с

14 D Gammon, A1 L Efros, Т A Kennedy, М Rosen, D S Katzer, D Park, S W Brown, V L Korenev, and I A Merkulov, "Electron and Nuclear Spin Interactions in the Optical Spectra of Single GaAs Quantum Dots", Phys Rev Lett 86,5176(2001)

15 Merkulov, A1 L Efros, and M Rosen, "Electron spin relaxation by nuclei m semiconductor quantum dots", Phys Rev В 65, 205309 (2002)

16 A V Khaetsku and Yu V Nazarov, "Spin relaxation in semiconductor quantum dots", Phys Rev В 61, 12639(2000)

17 M Kroutvar, Y Ducommun, D Heiss, M Bichler, D Schuh, G Abstreiter, and J J Finley, "Optically programmable electron spin memory using semicon-ductor quantum dots", Nature (London) 432, 81 (2004)

18 P И Джиоев, Б П Захарченя,Е Л Ивченко, В Л Коренев, Ю Г Кусраев, Н Н Леденцов, В М Устинов, А Е Жуков, А Ф Цацульников, "Оптическая ориентация экситонов, связанных на донорах, в квантово-размерных островках InP/InGaP", ФТТ 40,858 (1998)

19 S Cortez, О Krebs, S Laurent, М Senes, X Mane, Р Voism, R. Ferreira, G Bastard, J-M Gerard, and T Arnand, "Optically Driven Spin Memoiy m n-Doped InAs-GaAs Quantum Dots", Phys Rev Lett 89,207401 (2002)

Отпечатано копнровальпо-мпожительпым участком отдела обслуживания учебного процесса физического факультета СПбГУ. Приказ № 571/1 от 14 05 03 Подписано в печать 12.05.08 с оригинал-макета заказчика Ф-т 30x42/4, Уел печ л 2 Тираж 120 экз, Заказ № 824/с 198504, СПб, Ст. Петергоф, ул Ульяновская, д 3, тел 929-43-00

Введение.

Положения, выносимые на защиту.

ГЛАВА 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ РЕЛАКСАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ В

КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ.

1.1. Введение.

1.2. Энергетическая структура квантовых точек.

1.3. Механизмы релаксации горячих носителей.

1.4. Обзор экспериментальных и теоретических исследований.

1.5. Объекты и методы исследований.

1.5.1. Структуры с квантовыми точками.

1.5.2. Экспериментальная техника.

1.6. Спектры фотолюминесценции квантовых точек в электрическом поле.

1.7. Физический механизм формирования фононных резонансов.

1.7.1 Фононно-ндуцированная релаксация носителей.

1.7.2 Модель селективного тушения фотолюминесценции.

3.2. Квантовые биения уровней тонкой структуры в нейтральных квантовых точках InP.138

3.2.1. Условия эксперимента.138

3.2.2. Квантовые биения в продольном магнитном поле.141

3.2.3. Биения в наклонном магнитном поле.145

3.2.4. Температурная стабильность биений темных и светлых экситонных состояний.150

3.3. Трионные квантовые биения в однократно заряженных квантовых точках.153

3.3.1. Экспериментальные результаты.154

3.3.2. Зарядовое состояние квантовых точек.160

3.3.3. Тонкая структура уровней горячего триона.163

3.3.4. Оптические переходы и квантовые биения.168

3.3.5. Поведение биений в магнитном поле.171

3.4. Электронные и дырочные квантовые биения.173

3.4.1. Биения, обусловленные прецессией спина дырки.173

3.4.2. Биения, обусловленные прецессией электронного спина.177

3.5. Заключение.180

3.6. Основные результаты и выводы по главе 3.183

ГЛАВА 4. ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЛГОВРЕМЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ЭЛЕКТРОННОГО СПИНА В КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ.185

4.1. Введение.185

4.2. Спектр и кинетика циркулярной поляризации люминесценции.188

4.3. Зависимость NCP от приложенного электрического смещения .191

4.4. Модель формирования NCP.193

4.5. Двух импульсные эксперименты (PL pump-probe).204

4.6. Проверка модели ориентации спинов резидентных электронов.209

4.7. Спиновая поляризация в различных подансамблях квантовых точек. 211

4.8. Моделирование кинетики поляризации люминесценции.214

4.9. Зависимость NCP от плотности мощности возбуждения .218

4.10. Температурная зависимость NCP.228

4.11. NCP в продольном магнитном поле.235

4.12. Заключение.243

4.13. Основные результаты и выводы по главе 4.245

ГЛАВА 5. ДОЛГОЖИВУЩАЯ СПИНОВАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ

В КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ.247

5.1. Pump-probe эксперименты в микросекундном диапазоне.247

5.2. Субмиллисекундная спиновая релаксация.252

5.3. Релаксация в продольном магнитном поле.256

5.4. Температурная стабильность спиновой ориентации.257

5.5. Долгоживущая ориентация электронных спинов в условиях подавления динамической ядерной поляризации.259

5.6. Влияние сверхтонкого взаимодействия на электронную спиновую поляризацию.265

5.6.1. Роль ядерных спиновых флуктуаций.265

5.6.2. Ядерные спиновые флуктуации в квантовых точках InP.266

5.6.3. Ядерные спиновые флуктуации в квантовых точках InGaAs.270

5.6.4. Модель деполяризации электроного спина в ядерном поле (модель Меркулова и др. [5.13]).273

5.6.5. Роль динамической ядерной поляризации.277

5.7. Основные результаты и выводы по главе 5.281

Основные результаты диссертационной работы.283

Заключение.286 t

Основные работы, включенные в диссертацию.287

Литература.293

ВВЕДЕНИЕ

Полупроводниковые квантовые точки являются сравнительно новым объектом исследования в физике твердого тела. Вследствие трехмерного ограничения движения носителей заряда многие физические свойства квантовых точек значительно отличаются от свойств объемных кристаллов, а также объектов с ограничением движения носителей в одном или двух направлениях. В частности, такое ограничение приводит к формированию полностью дискретного спектра энергетических состояний квантовых точек. В свою очередь, наличие дискретного спектра сопровождается значительной модификацией процессов энергетической релаксации носителей, известной под названием проблемы узкого фононного горла [1,2]. Пространственное ограничение носителей влияет и на спиновую динамику носителей, что проявляется, в частности, в подавлении спиновой релаксации по механизму Дьяконова-Переля [3] и, наоборот, в активации спиновой релаксации электронов за счет сверхтонкого взаимодействия с ядерными спинами [4].

В мировой литературе имеется огромное количество публикаций о различных свойствах квантовых точек, издано несколько монографий [5-7]. Отечественные ученые стоят у истоков этих исследований [8-10]. Несмотря на молодость этой области знаний, квантовые точки уже активно используются в практике, например, как активные среды низкопороговых темпе-ратурно-стабильных лазеров, как люминесцентные маркеры в биологии и медицине, как спектральные преобразователи излучения в оптоэлектронике. Однако возможно даже более принципиальными являются перспективы использования квантовых точек в информационных технологиях. Во-первых, существующая в настоящее время стандартная технология создания микросхем с шагом дискретности в 45 нм уже вплотную приблизилась к характерным размерам квантовых точек. В связи с этим, знания, полученные при исследовании физических процессов в квантовых точках, становятся актуальными в микроэлектронике. Во-вторых, в настоящее время активно обсуждаются различные схемы использования наноструктур с квантовыми точками в информационных технологиях [7]. В частности, рассматриваются перспективы создания элементов спиновой памяти, элементов квантового компьютера, и другие. Хотя возможности такого использования квантовых точек являются на сегодняшний день дискуссионными, подобные проекты резко повысили интерес к исследованию физических процессов в квантовых точках.

Современные исследования квантовых точек стали возможными благодаря быстрому развитию технологий создания квантовых точек и современных методов их экспериментального исследования. Среди технологий создания квантовых точек несомненным лидером является технология эпитаксиального выращивания самоорганизованных квантовых точек, позволяющая получать наноструктуры с практически совершенной кристаллической структурой [5]. Следует сразу также отметить перспективность этого класса наноструктур, в которых полупроводниковые квантовые точки находятся в полупроводниковой матрице, для практического использования в оптоэлектронике. Недостатком метода самоорганизации, так же как и других термодинамических методов, является статистический разброс квантовых точек по размерам и форме в ансамбле, что усложняет их исследование и некоторые применения. В связи с этим, продолжаются поиски новых технологий создания квантовых точек. Отметим, что хороший обзор различных методов приведен в работе [6]. Одной из интересных технологий, в частности, является создание потенциальных ловушек для электронов в квантовых ямах с помощью неоднородного электрического поля, прикладываемого к электроду с регулярной системой наноотверстий (мозаичному электроду) [11]. Быстрое развитие экспериментальной техники, а также методов, специально ориентированных на квантовые точки, привело к возможности исследования структуры квантовых точек и физических процессов в реальном времени с чрезвычайно высоким временным и пространственным разрешениями. В частности при исследовании оптических переходов, временное разрешение определяется длительностью возбуждающих лазерных импульсов и/или фотоприемников и составляет доли или единицы пикосекунд. Развита технология исследования формы и структуры квантовых точек с помощью современных методов микроскопии, таких как просвечивающая электронная, туннельная и атомная силовая микроскопии. Интересным направлением является исследование спектроскопических свойств одиночных квантовых точек. Современная техника эксперимента позволяет выделить индивидуальную квантовую точку и изучить ее оптические переходы с высоким спектральным разрешением [12]. При этом исключается неоднородное уширение переходов, присущее ансамблю точек, и становится возможным изучение различных «тонких» эффектов, поскольку оптические переходы одиночной квантовой точки являются атомарно узкими. Отметим, что по этой причине квантовые точки иногда называют рукотворными атомами (artificial atoms). В последнее время таким «тонким» активно изучаемым эффектом является динамическая поляризация ядер в квантовой точке, приводящая к зеемановскому расщеплению и сдвигу спектральных линий [13].

В данной диссертационной работе приводятся результаты цикла исследований гетероструктур класса АЗВ5 с квантовыми точками InP/InGaP и InGaAs/GaAs. Исследования сфокусированы на энергетической и динамике спиновой динамике носителей в этих точках. Основная часть экспериментальных исследований проведена в трех зарубежных лабораториях — Masumoto Single Dot project ERATO, Япония, лаборатория проф. Масумото (Yasuaki Masumoto) в университете г. Цукуба, Япония, и лаборатория профессора Байера (Manfred Bayer) в университете г. Дортмунд, Германия. В этих лабораториях имеется современное экспериментальное оборудование, которое позволило изучить динамику процессов с временным разрешением в единицы пикосекунд.

Диссертационная работа состоит из 5-ти глав.

Первые две главы посвящены исследованию энергетической динамики носителей. При этом основной упор сделан на исследование механизмов и скоростей энергетической релаксации горячих носителей на нижайшие состояния, а также не проверку существования эффекта узкого фононного горла, предсказанного теоретически в работах [1,2]. Это теоретическое предсказание основано на предположении, что эффективная релаксация носителей происходит с испусканием продольных оптических (LO) фононов, которые в полупроводниках АЗВ5 имеют узкое распределение по энергиям вследствие малой дисперсии. Несовпадение расстояния между энергетическими уровнями с энергией одного или нескольких LO-фононов должно приводить к блокировке релаксации носителей, что и называется эффектом узкого фононного горла. Подробное обсуждение этого эффекта, а также результатов исследований энергетической релаксации с испусканием LO фононов, приведено в главе 1. В главе 2 данной работы, однако, показано, что в исследуемых структурах эффективная релаксация носителей возможна и при взаимодействии с акустическими фононами. Прямыми измерениями кинетики релаксации продемонстрировано, что характерное время релаксации во всех случаях не превышает 100 пикосекунд, что на порядки меньше предсказанного теоретически [1,2]. Обсуждаются возможные причины высокой эффективности релаксации носителей с участием акустических фононов. Развит специальный метод, позволяющий исследовать спектральную зависимость скорости релаксации носителей от энергетического зазора между уровнями в стационарных условиях. Метод проверен путем сравнения с прямыми измерениями этой зависимости в кинетических экспериментах. Установлена важная роль Оже-процессов в энергетической релаксации носителей при экспериментальных условиях, как правило, реализующихся в приборных применениях - мощное оптическое возбуждение, протекание электрического тока, наличие избыточных зарядов в квантовых точках. В результате показано, что эффект узкого фононного горла не реализуется в исследованных квантовых точках.

В главах 3-5 данной работы развиты методы исследования как тонкой структуры уровней, так и спиновой динамики в ансамбле квантовых точек. Исследования спиновой динамики носителей в квантовых точках сопряжены с трудностями, обусловленными неоднородным уширением параметров тонкой структуры состояний и скоростей различных процессов в ансамбле точек. Исследования одиночных квантовых точек в принципе позволяет исследовать тонкую структуру уровней [12]. Однако чувствительность установки при этом становиться недостаточной для изучения быстрых процессов спиновой динамики, хотя относительно медленные (милли-секундные) процессы, связанные, например, с динамикой ядерной спиновой поляризации, успешно исследуются [14]. Основой методов, развитых в данной работе, служит исследование кинетики поляризованной люминесценции ансамбля квантовых точек. Тонкая структура уровней в квантовых точках InP исследовалась с помощью квантовых биений, несколько типов которых были обнаружены при выполнении этой работы. В частности, был впервые найден новый тип биений — биения уровней горячего триона, состоящего из двух электронов и одной дырки. Результаты исследования этих биений позволили построить схему уровней горячего триона. Было установлено, что основной причиной затухания биений является их дефазировка из-за разброса параметров тонкой структуры в ансамбле точек. Результаты этих исследований описаны в главе 3.

Отдельный цикл исследований, описанный в главах 4 и 5, посвящен спиновой памяти резидентных электронов, ориентированных светом в однократно заряженных квантовых точках. Время жизни резидентных электронов, в отличие от фоторожденных электронов, не ограничено временем рекомбинации, поэтому время существования спиновой ориентации определяется только процессами релаксации спинов. Физические механизмы продольной спиновой релаксации и условия, при которых реализуется наиболее долгое время жизни спина, и служили предметом исследований. Для этих исследований был разработан специальный метод, названный фотолюминесцентным методом накачки и зондирования (PL-pump-probe метод). В этом методе циркулярно поляризованный pump импульс ориентирует спины резидентных электронов, а ко- или кросс-циркулярно поляризованный probe импульс, задержанный во времени относительно импульса pump, зондирует состояние поляризации спинов. Сигнал поляризации спинов детектируется по эффекту отрицательной циркулярной поляризации (NCP) люминесценции, возбуждаемой probe импульсами. В главе 4 описана модель формирования NCP и установлена количественная связь между величиной NCP и поляризацией спинов. Приведены результаты исследований зависимости спиновой поляризации от экспериментальных условий, включая мощность накачки, температуру образца, величину продольного магнитного поля.

В главе 5 описано, как развитый метод был использован для исследования спиновой памяти в большом временном диапазоне от единиц наносекунд до единиц миллисекунд. Было установлено, что в исследованных квантовых точках спины электронов при оптимальных экспериментальных условиях могут жить сотни микросекунд, что на порядки превосходит величины, известные для объемных кристаллов [15, 16]. Эти результаты служат прямым подтверждением сильного подавления механизма спиновой релаксации Дьяконова-Переля [3] в квантовых точках.

Сильная локализация электронов в квантовых точках приводит к резкому увеличению сверхтонкого взаимодействия электронных и ядерных спинов [4]. В результате этого взаимодействия, электронная спиновая поляризация может быстро разрушаться в случайном поле ядерных спиновых флуктуации: [17]. Если же их влияние подавлено продольным магнитным полем, взаимодействие ядер с поляризованными электронами может приводить к динамической ядерной поляризации. При благоприятных условиях поляризация ядер может достигать десятков процентов и действовать на электронный спин как сильное магнитное поле в несколько Тесла [4, 18]. Таким образом, эффекты сверхтонкого взаимодействия в принципе могут существенным образом влиять на спиновую динамику. Исследования проявлений эффективного магнитного поля ядерных спиновых флуктуаций и динамической ядерной поляризации описаны в последнем разделе главы 5. Было показано, что приложение сравнительно небольшого магнитного поля порядка 0.1 Т позволяет подавить влияние ядерных спиновых флуктуаций. Показано также, при условиях оптического возбуждения, использованных при исследовании долгоживущей спиновой поляризации, динамическая поляризация ядер не превышает единиц процентов и не может существенно повлиять на спиновую релаксацию. Более того, при исследовании квантовых точек InGaAs/GaAs был проведен специальный эксперимент по изучению времени жизни электронного спина, в котором динамическая поляризация ядер была полностью подавлена. Выполненные эксперименты позволили придти к заключению, что долговременная спиновая память резидентных электронов не является результатом динамической поляризации ядерной спиновой системы.

Основная тема диссертации ограничена обсуждением квантовых точек, хотя исследования энергетической и спиновой динамики носителей параллельно проводились также на высококачественных гетероструктурах с квантовыми ямами и сверхрешетками. В квазидвумерных системах неоднородное уширение состояний на порядки меньше, чем в квантовых точках, что позволяло использовать такие системы в качестве модельных объектов для исследования изучаемых процессов. Сравнительный анализ результатов исследований релаксационных процессов в квантовых ямах и квантовых точках позволил эффективно интерпретировать наблюдаемые явления. В особенности это относится к квантовым биениям, описанным в главе 3.

Результаты выполненных исследований кратко перечисляются в конце каждой из глав. Наиболее существенные результаты работы перечислены также в конце диссертации.

Положения, выносимые на защиту.

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 фоторожденных 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.

Основные результаты диссертационной работы.

1. Разработан метод измерения спектральной зависимости скорости энергетической релаксации электрон-дырочной пары в квантовых точках InP и InGaAs, основанный на управляемом изменении квантового выхода люминесценции с помощью приложенного электрического поля.

2. Обнаружено, что приложение электрического поля, снижающего квантовый выход, сопровождается появлением в спектрах люминесценции квантовых точек сравнительно узких резонансов, обусловленных быстрой фононной релаксацией носителей. Установлено, что, помимо резонансов на частотах оптических фононов, в спектрах люминесценции присутствуют менее интенсивные акустические фононные резонансы. Этот результат является первой демонстрацией эффективности энергетической релаксации носителей с испусканием акустических фононов.

3. Получены экспериментальные доказательства реализации Оже-процес-сов в квантовых точках InP и InGaAs при нескольких вариантах внешнего воздействия, а именно: при увеличении мощности оптического возбуждения, при электрической зарядке точек с помощью возбуждения оптических переходов в барьерных слоях или приложенного напряжения, и при протекании через гетероструктуру электрического тока.

4. Экспериментально обнаружено ускорение нарастания импульса люминесценции квантовых точек InP с ростом температуры. Установлено, что этот эффект не связан с термической стимуляцией процессов фононной релаксации, а обусловлен тепловым выбросом фоторожденных дырок в барьер. Предложена теоретическая модель, позволившая количественно описать наблюдаемый эффект.

5. Проведено сравнительное исследование спиновой динамики в квантовых ямах GaAs/AlGaAs, короткопериодных сверхрешетках GaAs/AlAs и квантовых точках InP/InGaP. Показано, что большинство экспериментальных и теоретических методов изучения тонкой структуры уровней и спиновой динамики, разработанные для квазидвумерных гетероструктур, могут быть перенесены на структуры с квантовыми точками, несмотря на значительное большее неоднородное уширение оптических переходов в ансамбле квантовых точек.

6. Обнаружено проявление квантовых биений уровней тонкой структуры в люминесценции электрически нейтральных квантовых точек InP. Показано, что анализ формы биений дает точную количественную информацию о величинах расщеплений, составляющих сотые доли от ширины контура оптического перехода.

7. Обнаружен принципиально новый эффект периодических осцилляций степени линейной поляризации люминесценции однократно заряженных квантовых точек InP в отсутствии магнитного поля. Показано, что причиной осцилляций являются квантовые биения состояний горячего триона, расщепленных обменным взаимодействием.

8. Определены параметры экситонной тонкой структуры и значения g-фак-торов электрона и дырки в квантовых точках InP. Оценен разброс параметров в неоднородном ансамбле точек.

9. Обнаружено, что при возбуждении однократно заряженных квантовых точек InP циркулярно поляризованным светом, степень циркулярной поляризации люминесценции, регистрируемой со стоксовым сдвигом 20 - 70 meV, имеет отрицательный знак. Эффект отрицательной поляризации люминесценции интерпретирован как результат одновременного переворота электронного и дырочного спинов в горячем трионе, обусловленного анизотропной компонентой обменного взаимодействия.

10. Экспериментально установлено, что степень отрицательной поляризации люминесценции заряженных квантовых точек однозначно связана со степенью ориентации спина резидентного электрона. Таким образом, исследование отрицательной поляризации позволяет изучать долговременную динамику электронного спина.

11. Развита феноменологическая модель, описывающая спиновую динамику ансамбля квантовых точек, содержащих различное количество резидентных электронов. Анализ экспериментальных данных с использованием развитой модели позволил оценить долю нейтральных и однократно заряженных точек и основные параметры спиновой релаксации носителей.

12. Обнаружен нетривиальный характер зависимости степени отрицательной поляризации люминесценции ансамбля квантовых точек InP от величины и знака продольного магнитного поля. Сделан вывод, что изменение степени поляризации в магнитном поле обусловлено двумя основными процессами: вымораживанием электронного спина на нижний зеемановский подуровень и подавлением переворота дырочного спина в процессе энергетической релаксации дырки.

13. Разработан и реализован оригинальный метод исследования спиновой динамики в исключительно широком временном диапазоне от единиц пикосекунд до миллисекунд - люминесцентный pump-probe метод.

14. С использование люминесцентного pump-probe метода экспериментально продемонстрировано существование ненулевой электронной спиновой поляризации на временах, порядка единиц миллисекунд в квантовых точках InP и сотен микросекунд в квантовых точках InGaAs.

15. С помощью измерения величины эффективного магнитного поля динамической ядерной поляризации, а также прямых экспериментов, проведенных в условиях полного подавления динамической ориентации ядер, показано, что поляризация ядерной спиновой системы не является причиной столь долговременной спиновой памяти.

Заключение

Автор выражает свою признательность многочисленным коллегам, плодотворное сотрудничество с которыми помогло выполнить эту работу. Прежде всего, автор благодарен Валентину Геннадиевичу Давыдову, Игорю Эдуардовичу Козину, Сергею Юрьевичу Вербину, Роману Викторовичу Чербунину, которые принимали самое активное участие в экспериментальных исследованиях, обсуждаемых в данной работе. Автор благодарен Илье Яковлевичу Герловину и Ирине Анатольевне Юговой, которые активно участвовали в теоретическом анализе экспериментальных данных и подготовке публикаций. Автор признателен также Кириллу Витальевичу Кавокину, Владимиру Константиновичу Калевичу, Глебу Геннадиевичу Козлову, Владимиру Владимировичу Овсянкину, Валерию Сергеевичу Запасскому и другим коллегам за многочисленные плодотворные обсуждения полученных результатов. Автор выражает особую признательность зарубежным ученым, прежде всего, Ясуаки Масумото (Yasuaki Masumoto), Манфреду Байеру (Manfred Bayer), Дмитрию Робертовичу Яковлеву и их коллегам за предоставленную возможность работать на современном экспериментальном оборудовании и творческое сотрудничество. Наконец, автор благодарит своих многочисленных коллег, работающих на кафедрах Физики Твердого Тела и Фотоники физического факультета СПбГУ и в Физико-Техническом институте им. А. Ф. Иоффе, творческое общение с которыми было неоценимым при выполнении этой работы.

Основные работы, включенные в диссертацию.

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).

ДЗ. М. 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 И», ФТТ 40, No.6, с. 1140-1146 (1998). Д6.1. Е. 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. Д7.1. 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. В 60, pp. R14001-R14003 (1999). Д8. И. Я. Герловин, И. В. Игнатьев, В. В. Овсянкин, «Магнитный дихроизм и г *7 структура вибронного спектра перехода Do- F2(r5g) в кристалле SrF2:Sm2+>>, Опт. спектр. 86, с. 982-987 (1999).

Д9.1. Е. 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).

Д10.1. 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. В 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" (NAN02000: 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).

Д13.1. 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. Sugisaki, 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).

Д16.1.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. В 63, pp. 075316-111 (2001).

Д17. I.E. Kozin, V.G. Davydov, I.V. Ignatiev, A. Kavokin, K. Kavokin, M. Sugi-saki, 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.

Д18.1. 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/AlxGaixAs superlattices" Phys. Rev. В 65, 035317-1 - 10 (2002).

Д19.1. E. Kozin, V. G. Davydov, I. V. Ignatiev, A. V. Kavokin, К. 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. В 65, 2413121 - 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.

Д21.1. 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. В 66, 235312-1-9 (2002)

Д22.1. A. Yugova, I. V. Ignatiev, S. Yu. Verbin, I. Ya. Gerlovin, V. K. Kalevich, A. Yu. Shiryaev, К. 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).

Д23.1. 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", PhysicaE 17, pp. 361-364 (2003). Д24.1. 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). Д26.1. 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. В 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" (NAN02004, St.-Petersburg, 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 orientation 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. В 71, pp. 195323-1-13 (2005).

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

Д32.1. V. Ignatiev, I. Ya. Gerlovin, S. Yu. Verbin, W. Maruyama, and Y. Masumoto, "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.

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

Д34. В. Pal, М. 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" (NAN02006, 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" (NAN02006: St.-Petersburg, Russia, June 26-30, 2006). Ioffe Institute, St. Petersburg, 2006, pp. 129-130.

Д37. Д. К. Логинов, E. 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).

Д38.1. Ya. Gerlovin, Yu. P. Efimov,Yu. К. 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. В 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. В 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, с. 1443-1450 (2007).

Д41. М. 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" (NAN02007: 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" (NAN02007: 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, с. 662-674 (2008).

1. U. Bockelmann and G. Bastard, "Phonon scattering and energy relaxation intwo, one-, and zero-dimensional electron gases", Phys. Rev. В 42, 8947-51 (1990).

2. U. Bockelmann and T. Egeler, "Electron relaxation in quantum dots by meansof Auger processes", Phys. Rev. В 46, 15574-7 (1992).

3. Оптическая ориентация, под ред. Б. П. Захарчени и Ф. Майера (Л.,1. Наука» 1989), 408 с.

4. D. Gammon, Al. L. Efros, Т. A. Kennedy, М. Rosen, D. S. Katzer, D. Park, S.

5. W. Brown, V. L. Korenev, and I. A. Merkulov, "Electron and Nuclear Spin Interactions in the Optical Spectra of Single GaAs Quantum Dots", Phys. Rev. Lett. 86,5176 (2001).

6. D. Bimberg, M. Grundmann, N. N. Ledenstov, Quantum dot heterostructures1. Wiley, 1999).

7. Semiconductor Quantum Dots. Physics, Spectroscopyand Applications, Eds.

8. Yasuaki Masumoto and Toshihide Takagahara. Springer series "NanoScience and Technology" (Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2002).

9. Semiconductor Spintronics and Quantum Computation, Edited by D. D.

10. Awschalom, D. Loss, and N. Samarth (Springer, Berlin, 2002).

11. А. И. Екимов, А. А. Онущенко, «Квантовый размерный эффект втрехмерных микрокристаллах полупроводников», Письма в ЖЭТФ 34, 363-366 (1981).

12. A. I. Ekimov, Al. L. Efros, A. A. Onushchenko, "Quantum size effect insemiconductor microcrystals", Sol. St. Commun. 56, 921-924 (1985).

13. А. И. Екимов, И. А. Кудрявцев, M. Г. Иванов, Ал. Л. Эфрос, «Фотолюминесценция квазинульмерных полупроводниковых структур», ФТТ 31, No. 8, 192-207(1989).

14. В. А. Николюк, И. В. Игнатьев, «Энергетическая структура квантовых точек, индуцированных неоднородным электрическим полем в квантовых ямах», ФТП 41, No. 12, с. 1443-1450 (2007).

15. P. Maletinsky, A. Badolato, and A. Imamoglu, "Dynamics of Quantum Dot Nuclear Spin Polarization Controlled by a Single Electron", Phys. Rev. Lett. 99, 056804 (2007).

16. R. I. Dzhioev, К. V. Kavokin, V. L. Korenev, M. V. Lazarev, B. Ya. Meltser, M. N. Stepanova, B. P. Zakharchenya, D. Gammon, and D. S. Katzer, Low-temperature spin relaxation in и-type GaAs Phys. Rev. В 66, 245204 (2002).

17. J. S. Colton, T. A. Kennedy, A. S. Bracker, and D. Gammon, "Microsecond spin-flip times in и-GaAs measured by time-resolved polarization of photo-luminescence", Phys. Rev. В 69, 121307(R) (2004).

18. I. A. Merkulov, Al. L. Efros, and M. Rosen, "Electron spin relaxation by nuclei in semiconductor quantum dots", Phys. Rev. В 65, 205309 (2002).

19. В. Urbaszek, P.-F. Braun, T. Amand, O. Krebs, T. Belhadj, A. Lemaitre, P. Voisin, and X. Marie, "Efficient dynamical nuclear polarization in quantum dots: Temperature dependence", Phys. Rev. В 76, 201301(R) (2007).1. Литература к главе

20. Y. Arakawa, Н. Sakaki, "Multidimensional quantum well laser andtemperature dependence of its threshold current", Appl. Phys. Lett. 40, 939941 (1982).

21. D. Bimberg, M. Grundmann, N. N. Ledenstov, Quantum dot heterostructures (Wiley, 1999).

22. M. Sugawara, Self-AssembledInGaAs/GaAs Quantum Dots. Series "Semiconductors and Semimetals" 60 (Academic press, 1999).

23. Semiconductor Quantum Dots. Physics, Spectroscopy and Applications, Eds. Yasuaki Masumoto and Toshihide Takagahara. Springer series "NanoScience and Technology" (Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2002).

24. A. Weber, K. Goede, M. Grundmann, V. M. Ustinov, A. E. Zhukov, N. N. Ledentsov, P.S. Kop'ev, Zh. I. Alferov, "Radiative Inter-Sublevel Transitions in InGaAs/AlGaAs Quantum Dots", Phys. status solidi (b) 224, 833-837 (2001).

25. D. Botez, "Intersubband quantum-box semiconductor lasers", Proceedings of 13th International Symposium "Nanostructures, Physics and Technology", Ioffe Institute, St.Petersburg (2005), p. 429-431.

26. B. Ohnesorge, M. Albrecht, J. Oshinowo, A. Forchel, Y. Arakawa, "Rapid carrier relaxation in self-assembled InxGaj,xAs/GaAs quantum dots", Phys. Rev. В 54, 11532-8(1996).

27. S. Raymond, K. Hinzer, S. Fafard, J. L. Merz, "Experimental determination of Auger capture coefficients in self-assembled quantum dots", Phys. Rev. В 61, R16331 (2000).

28. О. Verzelen, G. Bastard, and R. Ferreira, "Energy relaxation in quantum dots", Phys. Rev. В 66, 081308(R) (2002).

29. M. Vollmer, E. J. Mayer, W. W. Riihle, A. Kurtenbach, K. Eberl, "Exciton relaxation dynamics in quantum dots with strong confinement", Phys. Rev. В 54, R17292-R17295 (1996).

30. I. E. Kozin, I. V. Ignatiev, 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, 441-443 (2000).

31. 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. В 61, 15633-15636 (2000).

32. 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. В 63, 0753161-11 (2001).

33. S. Sauvage, P. Boucaud, T. Brunhes, A. Lemaitre, J. M. Gerard, "Midinfrared unipolar photoluminescence in InAs/GaAs self-assembled quantum dots", Phys. Rev. В 60, 15589-15592 (1999).

34. D. Wassermann, S. A. Lyon, "Mid-Infrared Electroluminescence from InAs Quantum Dots in p-n Junctions and Unipolar Tunneling Structures", Phys. status solidi (b) 224, 585-590 (2001).

35. S. A. Permogorov, "Hot excitons in semiconductors", Phys. status solidi (b) 68, 9-42 (1975).

36. V. F. Gandmacher, Y. B. Levinson, Carrier Scattering in Metals and Semiconductors (North-Holland, Amsterdam, 1987).

37. U. Bockelmann and G. Bastard, "Phonon scattering and energy relaxation in two-, one-, and zero-dimensional electron gases", Phys. Rev. В 42, 89478951 (1990).

38. Т. Inoshita, H. Sakaki, "Electron relaxation in a quantum dot: Significance of multiphonon processes", Phys. Rev. В 46, 7260-7263 (1992).

39. H. Benisty, С. M. Sotomayor-Torres, C. Weisbuch, "Intrinsic mechanism for the poor luminescence properties of quantum-box systems", Phys. Rev. В 44, 10945-10948(1991).

40. R. Heitz, H. Born, F. Guffarth, O. Stier, A. Schliwa, A. Hoffman, and D. Bimberg, "Existence of a phonon bottleneck for excitons in quantum dots", Phys. Rev. В 64, 241305(R) (2001).

41. J. Urayama, Т. B. Norris, J. Singh, and P. Bhattacharya, "Observation of Phonon Bottleneck in Quantum Dot Electronic Relaxation", Phys. Rev. Lett. 86, 4930 (2001).

42. S. Hu, A. A. Mikhailovsky, J. A. Hollingsworth, and V. I. Klimov, "Hole intraband relaxation in strongly confined quantum dots: Revisiting the "phonon bottleneck" problem", Phys. Rev. В 65, 045319 (2002).

43. U. Bockelmann and T. Egeler, "Electron relaxation in quantum dots by means of Auger processes", Phys. Rev. В 46, 15574 (1992).

44. A. L. Efros, V. A. Kharchenko, M. Rosen, "Breaking the phonon bottleneck in nanometer quantum dots: Role of Auger-like processes", Solid State Commun. 93, 281 (1995).

45. A. V. Baranov, A. V. Fedorov, I. D. Rukhlenko, and Y. Masumoto, "Intraband carrier relaxation in quantum dots embedded in doped heterostructures", Phys. Rev. В 68, 205318 (2003).

46. A. V. Fedorov, A. V. Baranov, I. D. Rukhlenko, and S. V. Gaponenko, "Enhanced intraband carrier relaxation in quantum dots due to the effect of plasmon-LO-phonon density of states in doped heterostructures", Phys. Rev. В 71, 195310(2005).

47. H. Wang, J. Shah, Т. C. Damen, and L. N. Pfeiffer, "Spontaneous Emission of Excitons in GaAs Quantum Wells: The Role of Momentum Scattering", Phys. Rev. Lett. 74, 3065 (1995).

48. T. S. Sosnowski, Т. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, P. Bhattacharya, "Rapid carrier relaxation in Ino.4Gao.6As/GaAs quantum dots characterized by differential transmission spectroscopy", Phys. Rev. В 57, R9423 (1998).

49. V. I. Klimov, A. A. Mikhailovsky, D. W. McBranch, C. A. Leathedrale, M. G. Bawendi, "Mechanisms for intraband energy relaxation in semiconductor quantum dots: The role of electron-hole interactions", Phys. Rev. В 61, R13349 (2000).

50. F. Adler, M. Geiger, A. Bauknecht, F. Scholz, H. Schweizer, M. H. Pilkuhn, B. Ohnesorge, A. Forchel, J. Appl. Phys. 80, 4019 (1996).

51. S. Grosse, J. H. H. Sandmann, G. von Plessen, J. Feldmann, H. Lipsanen, M. Sopanen, J. Tulkki, J. Ahopelto, "Carrier relaxation dynamics in quantum dots: Scattering mechanisms and state-filling effects", Phys. Rev. В 55, 4473 (1997).

52. R. Heitz, M. Veit, N. N. Ledentsov, A. Hoffmann, D. Bimberg, V. M. Ustinov, P. S. Kop'ev, Zh. I. Alferov, "Energy relaxation by multiphonon processes in InAs/GaAs quantum dots", Phys. Rev. В 56, 10435 (1997).

53. Т. Okuno, H. W. Ren, M. Sugisaki, K. Nishi, S. Sugou, Y. Masumoto, "Time-resolved luminescence of InP quantum dots in a Gao.5Ino.5P matrix: Carrier injection from the matrix", Phys. Rev. В 57, 1386 (1998).

54. M. Brasken, M. Lindberg, M. Sopanen, H. Lipsanen, J. Tulkki, "Temperature dependence of carrier relaxation in strain-induced quantum dots", Phys. Rev. В 58, R15993 (1998).

55. S. Marsinkevicius and R. Leon, "Carrier capture and escape in In^Gai^As/GaAs quantum dots: Effects of intermixing", Phys. Rev. В 59, 4630 (1999).

56. D. Morris, N. Perret, S. Fafard, Appl. Phys. Lett 75, 3593 (1999).

57. C. Lobo, N. Perret, D. Morris, J. Zou, D. J. H. Cockayne, M. B. Johnston, M. Gal, R. Leon, "Carrier capture and relaxation in Stranski-Krastanow In^Gai^As/GaAs(311)5 quantum dots", Phys. Rev. В 62, 2737 (2000).

58. F. Adler, M. Geiger, A. Bauknecht, D. Haase, P. Ernst, A. Dornen, F. Scholz, H. Schweizer, "Self-assembled InAs/GaAs quantum dots under resonant excitation", J. Appl. Phys. 83, 1631 (1998).

59. H. Born, R. Heitz, A. Hoffmann, F. Guffarth, D. Bimberg, "Suppressed Relaxation in InGaAs/GaAs Quantum Dots", Physica status solidi (b) 224, 487-491 (2001).

60. S. Fafard, R. Leon, D. Leonard, J. L. Merz, P. M. Petroff, "Phonons and radiative recombination in self-assembled quantum dots", Phys. Rev. В 52, 5752 (1995).

61. К. H. Schmidt, G. Medeiros-Ribeiro, M. Oestreich, P. M. Petroff, G. H. Dohler, "Carrier relaxation and electronic structure in InAs self-assembled quantum dots", Phys. Rev. В 54, 11346 (1996).

62. C. Guasch, С. M. Sotomayor-Torres, N. N. Ledentsov, D. Bimberg, V. M. Ustinov, P. S. Kop'ev, "Resonant photoluminescence from modulation-doped InAs -GaAs quantum dots", Superlattices and Microstruct. 21, 509-516(1997).

63. A. V. Baranov, V. Davydov, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto, "Phonon-enhanced intraband transitions in InAs self-assembled quantum dots", J. Lumin. 87-89, 503-505 (2000).

64. P. C. Sercel, "Multiphonon-assisted tunneling through deep levels: A rapid energy-relaxation mechanism in nonideal quantum-dot heterostructures", Phys. Rev. В 51, 14532-41 (1995).

65. D. F. Schroeter, D. J. Griffiths, P. C. Sercel, "Defect-assisted relaxation in quantum dots at low temperature", Phys. Rev. В 54, 1486-1489 (1996).

66. Т. Inoshita, H. Sakaki, "Density of states and phonon-induced relaxation of electrons in semiconductor quantum dots", Phys. Rev. В 56, R4355-8 (1997).

67. X.-Q. Li and Y. Arakawa, "Ultrafast energy relaxation in quantum dots through defect states: A lattice-relaxation approach", Phys. Rev. В 56, 10423-7(1997).

68. X. Q. Li, H. Nakayama, and Y. Arakawa, "Phonon bottleneck in quantum dots: Role of lifetime of the confined optical phonons", Phys. Rev. В 59, 5069-5073 (1999).

69. Y. Toda, O. Moriwaki, M. Nishioka, and Y. Arakawa, "Efficient Carrier Relaxation Mechanism in InGaAs/GaAs Self-Assembled Quantum Dots Based on the Existence of Continuum States", Phys. Rev. Lett. 82, 4114-4117(1999).

70. O. Verzelen, G. Bastard, and R. Ferreira, "Energy relaxation in quantum dots", Phys. Rev. В 66, 081308(R) (2002).

71. T. Grange, R. Ferreira, and G. Bastard, "Polaron relaxation in self-assembled quantum dots: Breakdown of the semiclassical model", Phys. Rev. В 76,241304(R) (2007).

72. I. Ignatiev, I. 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. В 60, R14001-4 (1999).

73. А. V. Uskov, F. Adler, H. Schweizer, M. H. Pilkuhn, "Auger carrier relaxation in self-assembled quantum dots by collisions with two-dimensional carriers", J. Appl. Phys. 81, 7895 (1997).

74. S. Nair, Y. Masumoto, J. Lumin. 87-89, 408 (2000).

75. R. Ferreira and G. Bastard, "Phonon-assisted capture and intradot Auger relaxation in quantum dots", Appl. Phys. Lett, 74, 2818-2820 (1999); "Carrier Capture and Intra-Dot Auger Relaxation in Quantum Dots", Phys. stat. sol. (a) 178, 327-330 (2000).

76. C. Pryor, M-E. Pistol, L. Samuelson, "Electronic structure of strained InP/Ga0.5iIn0.49P quantum dots", Phys. Rev. В 56, 10404-11 (1996).

77. M. Hayne, R. Provoost, M. K. Zundel, Y. M. Manz, K. Eberl, V. V. Moshchalkov, "Electron and hole confinement in stacked self-assembled InP quantum dots", Phys. Rev. В 62, 10324-8 (2000).

78. H.-W. Ren, M. Sugisaki, S. Sugou, K. Nishi, A. Gomyo, Y. Masumoto, "Lateral Composition Modulation Induced Optical Anisotropy in InP/GalnP Quantum Dot System", Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 38, 2438-2441 (1999).

79. J.-S. Lee, K. Nishi, Y. Masumoto, "Low-index facet formation in InGaAs islands on GaAs (nl 1)B substrates", J. Cryst. Growth 221, 586-591 (2000).

80. S. Raymond, X. Guo, J. L. Merz, S. Fafard, "Excited-state radiative lifetimes in self-assembled quantum dots obtained from state-filling spectroscopy", Phys. Rev. В 59, 7624-7631 (1999).

81. E. Bedel, G. Landa, R. Charles, J. P. Redoules, J. B. Renussi, "Raman investigation of the InP lattice dynamics", J. Phys. C, Solid State Phys. 19, 1471-1480(1986).

82. A. A. Sirenko, M. K. Zundel, T. Ruf, K. Eberl, M. Cardona, "Resonant Raman scattering in InP/In0.48Ga0.52P quantum dot structures embedded in a waveguide", Phys. Rev. В 58, 12633-6 (1998).

83. R. Heitz, I. Mukhametzhanov, O. Stier, A. Madhukar, D. Bimberg, "Enhanced Polar Exciton-LO-Phonon Interaction in Quantum Dots", Phys. Rev. Lett. 83,4654-4657(1999).

84. M. Bissiri, G. В. H. von Hogersthal, A. S. Bhatti, M. Capizzi, A. Frova, P. Frigeri, S. Franchi, "Optical evidence of polaron interaction in InAs/GaAs quantum dots", Phys. Rev. В 62, 4642-4646 (2000).

85. F. Findeis, A. Zrenner, G. Bohm, G. Abstreiter, Phys. "Phonon-assisted biexciton generation in a single quantum dot", Rev. В 61, RI0579-82 (2000).

86. L. Zimin, S. Nair, Y. Masumoto, "LO Phonon Renormalization in Optically Excited CuCl Nanocrystals", Phys. Rev. Lett 80, 3105-8 (1998).

87. JI. Д. Ландау, E. M. Лившиц, Квантовая механика, 3-е изд., М. "Наука", 1975, параграф 50.

88. V. Davydov, I. Ignatiev, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto, "Observation of built-in electric field in InP self-assembled quantum dot systems", Appl. Phys. Lett. 74, 3002-4 (1999).

89. P. C. Sercel, AL L. Efros, M. Rosen, Phys. Rev. Lett. 83, 2394 (1999).

90. Landolt-Bornstein, Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology (Springer-Verlag, 1987), New Series, Group III, Vol. 22a, pp. 120, 141,351.1. Литература к главе 2.

91. U. Bockelmann, G. Bastard, "Phonon scattering and energy relaxation in two,one-, and zero-dimensional electron gases", Phys.Rev.B 42, 8947-51 (1990).

92. T. Inoshita, H. Sakaki, "Electron relaxation in a quantum dot: Significance ofmultiphonon processes", Phys. Rev. В 46, 7260-3 (1992).

93. H. Benisty, С. M. Sotomayor-Torres, C. Weisbuch, "Intrinsic mechanism forthe poor luminescence properties of quantum-box systems", Phys. Rev. В 44, 10945-8 (1991).

94. I. V. Ignatiev, I. E. Kozin, S. V. Nair, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto,

95. Carrier relaxation dynamics in InP quantum dots studied by artificial control of nonradiative losses." Phys. Rev. В 61, pp. 15633-6 (2000).

96. M. Sugawara, "Theory of spontaneous-emission lifetime of Wannier excitons in mesoscopic semiconductor quantum disks", Phys. Rev. В 51, 10743 (1995).

97. Semiconductors, Intrinsic Properties of Group V Elements and III-V, II- VI,and I-VII Compounds, edited by K.-H. Hellwege and O. Made lung, Landolt-Bornstein, New Series, Group III, Vol.22, Pt. a (Springer, Berlin, 1987).

98. C. S. Menoni, L. Miao, D. Patel, О. I. Mic'ic', A. J. Nozik, "Three

99. Dimensional Confinement in the Conduction Band Structure of InP", Phys. Rev. Lett. 84, 4168 (2000).

100. C. Ulrich, S. Ves, A. R. Goni, A. Kurtenbach, K. Syassen, 1С. Eberl, "Electronic subband structure of InP/In^Gai^P quantum islands from high-pressure photoluminescence and photoreflectance", Phys.Rev.B 52, 12212-17 (1995).

101. I. E. Itskevich, M. S. Skolnick, D. J. Mowbray, I. A. Trojan, S. G. lyapin, L.

102. R. Wilson, M. J. Steer, M. Hopkinson, L. Eaves, P. C. Main, "Excited states and selection rules in self-assembled InAs/GaAs quantum dots", Phys. Rev. В 60, R2185 (1999).

103. E. Bedel, G. Landa, R. Charles, J. P. Redoules, J. B. Renussi, "Raman investigation of the InP lattice dynamics", J. Phys. C, Solid State Phys. 19, 1471-1480 (1986).

104. H. Fu, A. Zunger, Phys. Rev. В 57, R15064 (1998); L. W. Wang, J. Kim, A. Zunger, Phys. Rev. В 59, 5678 (1999); L. W. Wang, A. Zunger, Phys. Rev. В 59, 15806(1999).

105. U. Bockelmann and T. Egeler, "Electron relaxation in quantum dots by means of Auger processes", Phys. Rev. В 46, 15574-7 (1992).

106. A. L. Efros, V. A. Kharchenko, M. Rosen, "Breaking the phonon bottleneck in nanometer quantum dots: Role of Auger-like processes", Solid State Commun. 93,281 (1995).

107. S. Nair, Y. Masumoto, J. Lumin. 87-89, 408 (2000);

108. M. Праттон Введение в физику поверхности (Москва, Ижевск 2000)].

109. R. Ferreira and G. Bastard, "Phonon-assisted capture and intradot Auger relaxation in quantum dots", Appl. Phys. Lett, 74, 2818-2820 (1999); "Carrier Capture and Intra-Dot Auger Relaxation in Quantum Dots", Phys. stat. sol. (a) 178, 327-330 (2000).

110. M. Brasken, M. Lindberg, M. Sopanen, H. Lipsanen, J. Tulkki, "Temperature dependence of carrier relaxation in strain-induced quantum dots", Phys. Rev. В 58, R15993-6 (1998).

111. R. Ferreira and G. Bastard, "Phonon-assisted capture and intradot Auger relaxation in quantum dots", Appl. Phys. Lett, 74, 2818-2820 (1999).

112. S. V. Nair, в книге Semiconductor Quantum Dots. Physics, Spectroscopy and Applications, Eds. Yasuaki Masumoto and Toshihide Takagahara. Springer series "NanoScience and Technology", Springer (2002), p. 439-456.

113. 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. В 63, 0753161-11 (2001).

114. F. Findeis, A. Zrenner, G. Bohm, G. Abstreiter, "Phonon-assisted biexciton generation in a single quantum dot", Phys. Rev. В 61, R10579-82 (2000).

115. A. Hartmann, Y. Ducommun, E. Kapon, U. Hohenester, E. Molinari, "Few-Particle Effects in Semiconductor Quantum Dots: Observation of Multi-charged Excitons", Phys. Rev. Lett. 84, 5648-51 (2000).

116. J. J. Finley, A. Lemaitre, K. L. Schumacher, A. D. Ashmore, D. J. Mowbray, I. Itskevich, M. S. Skolnick, M. Hopkinson, T. F. Krauss, "Excitation and Relaxation Mechanisms in Single In(Ga)As Quantum Dots", Physica status solidi (b) 224, 373-378 (2001).

117. D. Hessman, J. Persson, M. E. Pistol, C. Pryor, L. Samuelson, "Electron accumulation in single InP quantum dots observed by photoluminescence", Phys. Rev. В 64, 233308-1-4 (2001).

118. I. E. Kozin, V. G. Davydov, I. V. Ignatiev, A. V. Kavokin, К. 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. В 65, 241312-1 -4(R) (2002).

119. I. V. Ignatiev, I. E. Kozin, H.-W. Ren, S. Sugou, Y. Masumoto. "Anti- V Stokes photoluminescence of InP self-assembled quantum dots in the presence of electric current". Phys. Rev. В 60, pp. R14001-3 (1999).

120. 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. В 71, pp. 195323-1-13 (2005).

121. P. W. Yu, D. N. Talwar, H. Q. Hou, C. W. Tu, "1.356-eV exciton bound to the deep antisite double donor Pin in InP grown by gas-source molecular-beam epitaxy", Phys. Rev. В 49, 10735-8 (1994).

122. R. Heitz, H. Born, F. Guffarth, O. Stier, A. Schliwa, A. Hoffman, and D. Bimberg, "Existence of a phonon bottleneck for excitons in quantum dots", Phys. Rev. В 64, 241305(R) (2001).

123. S. Raymond, X. Guo, J. L. Merz, S. Fafard, "Excited-state radiative lifetimes in self-assembled quantum dots obtained from state-filling spectroscopy", Phys. Rev. В 59, 7624-7631 (1999).

124. В. Ohnesorge, М. Albrecht, J. Oshinowo, A. Forchel, Y. Arakawa, "Rapid carrier relaxation in self-assembled In^Ga^As/GaAs quantum dots", Phys. Rev. В 54, 11532-8(1996).

125. Ч. Киттель, Введение в физику твердого тела М., „Мир", 1997.

126. A. Vasanelli, R. Ferreira, G. Bastard, "Continuous Absorption Background and Decoherence in Quantum Dots", Phys. Rev. Lett. 89, 216804 (2002).

127. Y. Masumoto, I. V. Ignatiev, I. E. Kozin, V. G. Davydov, S. V. Nair, J.-S. Lee, H.-W. Ren, S. Sugou, "Breakdown of the phonon bottleneck effect in self-assembled quantum dots", Jpn. J. Appl. Phys. 40, 1947-50 (2001).

128. S. Marcinkevicius, R. Leon, "Carrier capture and escape in In^Gaj^Effects of As/GaAs quantum dots: intermixing", Phys. Rev. В 59, 4630-3 (1999).

129. F. Adler, M. Geiger, A. Bauknecht, D. Haase, P. Ernst, A. Dornen, F. Scholz, H. Schweizer, „Self-assembled InAs/GaAs quantum dots under resonant excitation", J. Appl. Phys. 83, 1631 (1998).

130. S. Lan, K. Akahane, H. Z. Song, Y. Okada, M. Kawabe, T. Nishimura, O. Wada, "Capture, relaxation, and recombination in two-dimensional quantum-dot superlattices", Phys. Rev. В 61, 16847-53 (2000).

131. S. Marcinkevicius, A. Gaarder, R. Leon, "Rapid carrier relaxation by phonon emission in In0.6Ga0.4As/GaAs quantum dots", Phys. Rev. В 64, 115307-1-5 (2001).

132. D. Morris, N. Perret, S. Fafard, "Carrier energy relaxation by means of Auger processes in InAs/GaAs self-assembled quantum dots", Appl. Phys. Lett. 75,3593 (1999).1. Литература к главе 3.

133. Е. Б. Александров, Опт. и спектр. 14, 436 (1963); «Биения влюминесценции при импульсном возбуждении когерентных состояний», Опт. и спектр. 17, 957-960 (1964).

134. J. N. Dodd, R. D. Kaul, D. М. Warrington, "The modulation of resonance fluorescence excited by pulsed light", Proc. Phys. Soc. 84, 176-178 (1964).

135. E. Б. Александров, «Оптические проявления интерференции атомныхсостояний», УФН 107, 595-622 (1972).

136. S. Bar-Ad, I. Bar-Joseph, "Absorption quantum beats of magnetoexcitons in

137. GaAs heterostructures", Phys. Rev. Lett. 66, 2491-4 (1991).

138. A. P. Heberle, W. W. Ruhle, K. Ploog, "Quantum beats of electron Larmorprecession in GaAs wells", Phys. Rev. Lett., 72, 3887-90 (1994).

139. R. E. Worsley, N. J. Trainor, T. Grevatt, R. T. Harley, "Transient Linear

140. Birefringence in GaAs Quantum Wells: Magnetic Field Dependence of Coherent Exciton Spin Dynamics", Phys. Rev. Lett. 76, 3224-7 (1996).

141. Lu J. Sham, "Semiconductor devices: Closer to Coherence Control", Science277, 1258-9 (1997).

142. S. A. Crooker, D. D. Awschalom, J. J. Baumberg, F. Flack, N. Samarth,

143. Optical spin resonance and transverse spin relaxation in magnetic semiconductor quantum wells", Phys. Rev. В 56, 7574-88 (1997).

144. T.Amand, X.Marie, P.Le Jeune, M. Brouseau, D. Robart, J. Barrau, R. Planel,

145. Spin Quantum Beats of 2D Excitons", Phys. Rev. Lett. 78, 1355-8 (1997).

146. Semiconductor Spintronics and Quantum Computation. Edited by D.D. Awschalom, D. Loss, and N. Samarth. Nanoscience and Technology (Springer, Berlin, 2002).

147. J. M. Kikkawa and D. D. Awschalom, "Resonant spin amplification in n-type GaAs", Phys. Rev. Lett. 80, 4313 (1998).

148. M. J. Snelling, E. Blackwood, C. J. McDonagh, R. T. Harley, and С. T. Foxon, "Exciton, heavy-hole, and electron g factors in type-I GaAs/Al^Gai. jAs quantum wells", Phys. Rev. В 45, 3922-5, (1992).

149. J. A. Gupta, D. D. Awschalom, X. Peng, A. P. Alivisatos, "Spin coherence in semiconductor quantum dots", Phys. Rev. В 59, RI 0421-4 (1999).

150. V.K. Kalevich, M.N. Tkachuk, P. Le Jeune, X. Marie, T. Arnand, „Electron Spin Beats in InGaAs/GaAs Quantum Dots", ФТТ 41, 871-874 (1999).

151. T. Flissikowski, A. Hundt, M. Lowisch, M. Rabe, F. Henneberger, "Photon Beats from a Single Semiconductor Quantum Dot", Phys. Rev. Lett. 86, 3172-5 (2001).

152. I. E. Kozin, V. G. Davydov, I. V. Ignatiev, A. V. Kavokin, К. 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. В 65, 241312-1 -4(R) (2002).

153. I. A.Yugova, I. Ya. Gerlovin, V. G. Davydov, I. V. Ignatiev, I. E. Kozin, H.

154. W. Ren, M. Sugisaki, S. Sugou, and Y. Masumoto, "Fine structure and spintquantum beats in InP quantum dots in a magnetic field", Phys.Rev. В 66, 235312-1-9 (2002)

155. К. Nishibayashi, Т. Okuno, Y. Masumoto, H.-W. Ren, "Luminescence quantum beats of strain-induced GaAs quantum dots", Phys. Rev. В 68, 035333-1-6 (2003).

156. 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).

157. A. Greilich, D. R. Yakovlev, A. Shabaev, AI. L. Efros, I. A. Yugova, R. Oulton, V. Stavarache, D. Reuter, A. Wieck, M. Bayer, "Mode Locking of

158. Electron Spin Coherences in Singly Charged Quantum Dots", Science 313, 341-5 (2006).

159. D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov, Quantum Dot Heterostructures. (John Wiley & Sons, Chichester, 1999) 328 p.

160. E. L. Ivchenko and G. E. Pikus, Superlattices and Other Heterostructures Symmetry and Optical Phenomena, Springer Series in Solid-State Sciences Vol. 110 (Springer, Berlin, 1997).

161. W. van Kesteren, E. C. Cosman, W. A. J. A. van der Poel, С. T. Foxon, "Fine structure of excitons in type-II GaAs/AlAs quantum wells", Phys. Rev. В 41, 5283-92 (1990).

162. E. Blackwood, M. J. Snelling, R. T. Harley, S. R. Andrews, С. Т. B. Foxon, "Exchange interaction of excitons in GaAs heterostructures", Phys. Rev. В 50, 14246-54, (1994).

163. M. Bayer, O. Stern, A. Kuther, and A. Forchel, "Spectroscopic study of dark excitons in In^Gaj^As self-assembled quantum dots by a magnetic-field-induced symmetry breaking", Phys. Rev. В 61, 7273 (2000).

164. E. JI. Ивченко, А. А. Киселев, ФТП 26, 1471, (1992).

165. A.A. Kiselev, E.L. Ivchenko, U. Rossler,"Electron g factor in one- and zero-dimensional semiconductor nanostructures", Phys.Rev. В 58, 16353 (1998).

166. M. J Snelling, G. P. Flinn, A. S. Plaut, R. T. Harley, A. S. Tropper, R. Eccleston, and С. C. Philips, "Magnetic g factor of electrons in GaAs/A^Ga^As quantum wells", Phys. Rev. В 44, 11345-52, (1991).

167. V. F. Sapega, T. Ruf, M. Cardona, K. Ploog, E. L. Ivchenko, and D. N. Mirlin, "Resonant Raman scattering due to bound-carrier spin flip in GaAs/AUGa^As quantum wells", Phys. Rev. В 50, 2510-19, (1994).

168. A. A. Sirenko, Т. Ruf, A. Kurtenbach, К. Eberl, Proceedings of 23rd Int. Conf. on The Physics of Semiconductors (Berlin, Germany, July 21-26, 1996) Eds. M.Scheffler, R. Zimmermann (World Scientific, Singapore 1996) p. 13 85

169. I.V. Mashkov, C. Gourdon, P. Lavallard, and D. Yu. Rodichev, "Exciton quantum beats in type-II GaAs/AlAs superlattices in longitudinal and in-plane magnetic fields", Phys. Rev. В 55, 13761-70, (1997).

170. I.A.Yugova, A. Greilich, E.A. Zhukov, D.R. Yakovlev, M. Bayer, D.Reuter, A. D. Wieck, "Exciton fine structure in InGaAs/GaAs quantum dots revisited by pump-probe Faraday rotation", Phys. Rev. В 75, 195325-1-9 (2007).

171. A. A. Kiselev and L. V. Moiseev, Phys. Solid State 38, 866, (1996).

172. V. F. Sapega, M. Cardona, K. Ploog, E. L. Ivchenko, and D. N. Mirlin, "Spin-flip Raman scattering in GaAs/AlxGaKrAs multiple quantum wells", Phys. Rev. В 45, 4320-6, (1992).

173. M. J. Snelling, E. Blackwood, C. J. McDonagh, R. T. Harley, and С. T. Foxon, "Exciton, heavy-hole, and electron g factors in type-I GaAs/Al^Gaj. jAs quantum wells", Phys. Rev. В 45, 3922-5, (1992).

174. 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, 075316 (2001).

175. Y. Masumoto, K. Toshiyuki, T. Suzuki, and M. Ikezawa, "Resonant spin orientation at the exciton level anticrossing in InP quantum dots", Phys. Rev. В 77, 115331-1-5 (2008).

176. I. Ya. Gerlovin, Yu. P. Efimov, Yu. K. Dolgikh, S. A. Eliseev, V. V. Ovsyankin, V. V. Petrov, R. V. Cherbunin, I. V. Ignatiev, I. A. Yugova, L.

177. 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. В 75, 115330-1-8 (2007).

178. Т. Kawazoe and Y. Masumoto, "Luminescence Hole Burning and Quantum Size Effect of Charged Excitons in CuCl Quantum Dots", Phys. Rev. Lett. 77, 4942-5 (1996).

179. M. Bayer, A. Kuther, F. Schafer, J. P. Reithmaier, and A. Forchel, "Strong variation of the exciton g factors in self-assembled Ino.60Gao.40As quantum dots" Phys. Rev.B 60, R8481-4 (1999).

180. R. J. Warburton, C. Schaflein, D. Haft, F. Bickel, A. Lorke, K. Karrai, J. M. Garcia, W. Schoenfeld, and P. M. Petroff, "Optical emission from a charge-tunable quantum ring", Nature (London) 405, 926-9 (2000).

181. A. Hartmann, Y. Ducommun, E. Kapon, U. Hohenester, and E. Molinari, "Few-Particle Effects in Semiconductor Quantum Dots: Observation of Multicharged Excitons", Phys. Rev. Lett. 84, 5648-51 (2000).

182. F. Findeis, M. Baier, A. Zrenner, M. Bichler, G. Abstreiter, U. Hohenester, and E. Molinari, "Optical excitations of a self-assembled artificial ion", Phys. Rev. В 63, 121309-1-4 (2001).

183. J. J. Finley, P. W. Fry, A. D. Ashmore, A. Lemaitre, A. I. Tartakovskii,

184. R. Oulton, D. J. Mowbray, M. S. Skolnick, M. Hopkinson, P. D. Buckle, and P. A. Maksym, "Observation of multicharged excitons and biexcitons in a single InGaAs quantum dot", Phys. Rev. В 63, 161305-1-4 (2001).

185. D. Hessman, J. Persson, M.-E. Pistol, C. Pryor, and L. Samuelson, "Electron accumulation in single InP quantum dots observed by photoluminescence", Phys. Rev. В 64, 233308-1-4 (2001).

186. S. Laurent, B. Eble, O. Krebs, A. Lemaitre, B. Urbaszek, X. Marie, T. Amand, and P. Voisin, "Electrical control of hole spin relaxation in charge tunable InAs/GaAs quantum dots", Phys. Rev. Lett. 94, 147401-1-4 (2005).

187. I. A. Akimov, К. V. Kavokin, A. Hundt, and F. Henneberger, "Electron-hole exchange interaction in a negatively charged quantum dot", Phys. Rev. В 71, 075326-1-7 (2005).

188. В. Eble, О. Krebs, A. Lemaitre, K. Kowalik, A. Kudelski, P. Voisin, B. Ur-baszek, X. Marie, and T. Amand, "Dynamic nuclear polarization of a single charge-tunable InAs/GaAs quantum dot", Phys. Rev. В 74, 081306 (2006).

189. E. S. Moskalenko, M. Larsson, W. V. Schoenfeld, P. M. Petroff, and P. O. Holtz, "Carrier transport in self-organized InAs/GaAs quantum-dot structures studied by single-dot spectroscopy", Phys.Rev. В 73, 155336-1-5 (2006).

190. E. Dekel, D. Gershoni, E. Ehrenfreund, J. M. Garcia, and P. M. Petroff, "Carrier-carrier correlations in an optically excited single semiconductor quantum dot", Phys. Rev. В 61, 11009-20 (2000).

191. P. И. Джиоев, Б. П. Захарченя, Е. JI. Ивченко, В. JI. Коренев, Ю. Г. Кусраев, Н. Н. Леденцов, В. М. Устинов, А. Е. Жуков, А. Ф. Цацульников, «Оптическая ориентация и выстраивание экситонов в квантовых ямах», ФТТ 40, 858-861 (1998).

192. 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. В 71, pp. 195323-1-13 (2005).1. Литература к главе 4.

193. Оптическая ориентация, под ред. Б. П. Захарчени и Ф. Майера (Л.,1. Наука» 1989).

194. А. V. Khaetskii and Yu. V. Nazarov, "Spin relaxation in semiconductorquantum dots", Phys. Rev. В 61, 12639-42 (2000).

195. A.V. Khaetskii, Y.V. Nazarov, "Spin-flip transitions between Zeeman sublevels in semiconductor quantum dots", Phys. Rev. В 64, 125316-1-6 (2001).

196. L. M. Woods, T. L. Reinecke and Y. Lyanda-Geller, "Spin relaxation inquantum dots", Phys. Rev. В 66, 161318-1-4 (2002).

197. J. M. Kikkawa and D. D. Awschalom, "Resonant spin amplification in «-type

198. GaAs", Phys. Rev. Lett. 80, 4313-16 (1998).

199. J. M. Kikkawa and D. D. Awschalom, "Lateral drag of spin coherence ingallium arsenide", Nature (London) 397 139-141 (1999).

200. S. Cortez, O. Krebs, S. Laurent, M. Senes, X. Marie, P. Voisin, R. Ferreira,

201. G. Bastard, J-M. Gerard, and T. Amand, "Optically Driven Spin Memory in «-Doped InAs-GaAs Quantum Dots", Phys. Rev. Lett. 89, 207401 (2002).

202. T. Fujisawa, D. G. Austing, Y. Tokura, Y. Hirayama and S. Tarucha,

203. Allowed and forbidden transitions in articial hydrogen and helium atoms", Nature (London) 419, 278-281 (2002).

204. R. I. Dzhioev, V. L. Korenev, I.A. Merkulov, and B. P. Zakharchenya, D.

205. Gammon, Al. L. Efros, and D. S. Katzer, "Manipulation of the Spin Memory of Electrons in «-GaAs", Phys. Rev. Lett. 88, 256801 (2002).

206. R. I. Dzhioev, К. V. Kavokin, V. L. Korenev, M. V. Lazarev, B. Ya. Meltser, M. N. Stepanova, B. P. Zakharchenya, D. Gammon, and D. S. Katzer, "Low-temperature spin relaxation in «-type GaAs", Phys. Rev. В 66, 245204-1-7 (2002).

207. R. Hanson, B. Witkamp, L. M. K. Vandersypen, L. H. Willems van Beveren, J. M. Elzerman, and L. P. Kouwenhoven, "Zeeman Energy and Spin Relaxation in a One-Electron Quantum Dot", Phys. Rev. Lett. 91, 196802 (2003).

208. J. M. Elzerman, R. Hanson, L. H. Willems van Beveren, B. Witkamp, L. M. K. Vandersypen and L. P. Kouwenhoven, "Single-shot read-out of an individual electron spin in a quantum dot", Nature (London) 430, 431-435 (2004).

209. M. Kroutvar, Y. Ducommun, D. Heiss, M. Bichler, D. Schuh, G. Abstreiter, and J. J. Finley, "Optically programmable electron spin memory using semiconductor quantum dots", Nature (London) 432, 81-84 (2004).

210. S. Laurent, O. Krebs, S. Cortez, M. Senes, X. Marie, T. Amand, P. Voisin, and J-M. Gerard, "Optical orientation and spin relaxation of residentelectrons in n-doped InAs/GaAs self assembled quantum dots", Physica E (Amsterdam) 20, 404-411 (2004).

211. J. S. Colton, T. A. Kennedy, A. S. Bracker, and D. Gammon, "Microsecond spin-flip times in n-GaAs measured by time-resolved polarization of photoluminescence", Phys. Rev. В 69, 121307-1-4(R) (2004).

212. P. И. Джиоев, Б. П. Захарченя, В. JI. Коренев, П. Е. Пак, Д. А. Винокуров, О. В. Коваленков, И. С. Тарасов, "Оптическая ориентация экситонов, связанных на донорах, в квантово-размерных островках InP/InGaP", ФТТ40, 1 745-1752 (1998).

213. 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. В 72, 153302-1-4 (2005).

214. Bipul Pal, Sergey Yu. Verbin, Ivan V. Ignatiev, Michio Ikezawa, Yasuaki Masumoto, "Nuclear-spin effects in singly negatively charged InP quantum dots", Phys. Rev. В 75, pp. 125322-1-6 (2007).

215. Semiconductor Spintronics and Quantum Computation, Edited by D. D. Awschalom, D. Loss, and N. Samarth (Springer, Berlin, 2002).

216. A. Greilich, D. R. Yakovlev, A. Shabaev, Al. L. Efros, I. A. Yugova, R. Oulton, V. Stavarache, D. Reuter, A. Wieck, M. Bayer, "Mode Locking of Electron Spin Coherences in Singly Charged Quantum Dots", Science 313, 341-5 (2006).

217. I.A. Yugova, V.G. Davydov, I. Ya. Gerlovin, I.V. Ignatiev, I.E. Kozin, M. Sugisaki and Y. Masumoto, Physica Status Solidi (b) 190, 547 (2002).

218. A. S. Bracker, E. A. Stinaff, D. Gammon, M. E. Ware, J. G. Tischler, A. Shabaev, Al. L. Efros, D. Park, D. Gershoni, V. L. Korenev, and I. A. Merkulov, Phys. Rev. Lett. 94, 047402 (2005).

219. К. V. Kavokin, "Fine structure of the quantum-dot trion", Phys. status solidi (a) 195, 592-595 (2003).

220. С. В. Гупалов, И. А. Меркулов, «Теория рамановского рассеяния света на акустических колебаниях нанокристаллов», ФТТ 41, 1473-83 (1999).

221. Т. Flissikowski, I. A. Akimov, A. Hundt, F. Henneberger, "Single-hole spin relaxation in a quantum dot", Phys. Rev. В 68, 161309-1-4(R) (2003).

222. S. Laurent, B. Eble, O. Krebs, A. Lemaitre, B. Urbaszek, X. Marie, T. Amand, P. Voisin, "Electrical Control of Hole Spin Relaxation in Charge Tunable InAs/GaAs Quantum Dots", Phys. Rev. Lett. 94, 147401 (2005).

223. T.Amand, X.Marie, P. Le Jeune, M. Brousseau, D. Robart, J. Barrau, R. Pla-nel, "Spin Quantum Beats of 2D Excitons", Phys.Rev.Lett. 78, 1355 (1997).

224. А. Абрагам и Б. Блини. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов, т. 1 (М., «Мир» 1972).1. Литература к главе 5.

225. I. V. Ignatiev, I. Е. 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. В 60, pp. R14001-3 (1999).

226. M. Sugisaki, H.-W. Ren, K. Nishi, S. Sugou, and Y. Masumoto, "Excitons at a single localized center induced by a natural composition modulation in bulk Gao.5Ino.5P" Phys. Rev. В 61, 16040-4 (2000).

227. В. Д. Кульков, В. К. Калевич, ПТЭ 5, 196 (1980).

228. Оптическая ориентация, под ред. Б. П. Захарчени и Ф. Майера, (Ленинград, Наука, 1989), с. 408.

229. См., например, статьи: F. Alvarez, A. Alegra and J. Colmenero, Phys. Rev. В 44, 7306 (1991); J. C. Phillips, Rep. Prog. Phys. 59 1133 (1996) и ссылки в ней; R. Chen, J. Lumin. 102-103, 510 (2003) и ссылки в ней.

230. А. V. Khaetskii and Y. V. Nazarov, "Spin-flip transitions between Zeeman sublevels in semiconductor quantum dots", Phys. Rev. В 64, 125316 (2001).

231. L. M. Woods, T. L. Reinecke, and Y. Lyanda-Geller, "Spin relaxation in quantum dots", Phys. Rev. В 66, 161318 (2002).

232. D. Gammon, Al. L. Efros, T. A. Kennedy, M. Rosen, D. S. Katzer, D. Park, S. W. Brown, V. L. Korenev, and I. A. Merkulov, "Electron and Nuclear Spin Interactions in the Optical Spectra of Single GaAs Quantum Dots", Phys. Rev. Lett. 86, 5176 (2001).

233. A. I. Tartakovskii, T. Wright, A. Russell, V. I. Fal'ko/A. B. Van'kov, J. Skiba-Szymanska, I. Drouzas, R. S. Kolodka, M. S. Skolnick, P. W. Fry,

234. A.Tahraoui, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, "Nuclear Spin Switch in Semiconductor Quantum Dots", Phys. Rev. Lett. 98, 026806 (2007).

235. B. Eble, O. Krebs, A. Lemaitre, K. Kowalik, A. Kudelski, P. Voisin, B.

236. Urbaszek, X. Marie, and T. Amand, "Dynamic nuclear polarization of asingle charge-tunable InAs/GaAs quantum dot", Phys. Rev. В 74, 081306-14 (2006).

237. A. V. Khaetskii and Yu. V. Nazarov, "Spin relaxation in semiconductor quantum dots", Phys. Rev. В 61, 12639-42 (2000).

238. I. A. Merkulov, Al. L. Efros, and M. Rosen, "Electron spin relaxation by nuclei in semiconductor quantum dots", Phys. Rev. В 65, 205309-1-8 (2002).

239. A. V. Khaetskii, D. Loss, and L. Glazman, "Electron Spin Decoherence in Quantum Dots due to Interaction with Nuclei", Phys. Rev. Lett. 88, 186802 (2002).

240. Semiconductor Spintronics and Quantum Computation, Edited by D. D. Awschalom, D. Loss, and N. Samarth (Springer, Berlin, 2002).

241. A. Greilich, D. R. Yakovlev, A. Shabaev, Al. L. Efros, I. A. Yugova, R. Oulton, V. Stavarache, D. Reuter, A. Wieck, M. Bayer, Mode Locking of Electron Spin Coherences in Singly Charged Quantum Dots", Science 313, 341-345 (2006).

242. P. И. Джиоев, Б. П. Захарченя, В. JI. Коренев, П. Е. Пак, Д. А. Винокуров, О. В. Коваленков, И. С. Тарасов, "Оптическая ориентация экситонов, связанных на донорах, в квантово-размерных островках InP/InGaP", ФТТ 40, 1745-1752 (1998).

243. Bipul Pal, Sergey Yu. Verbin, Ivan V. Ignatiev, Michio Ikezawa, Yasuaki Masumoto, "Nuclear-spin effects in singly negatively charged InP quantum dots", Phys. Rev. В 75, pp. 125322-1-6 (2007).

244. С. Ю. Вербин, И. Я. Герловин, И. В. Игнатьев, Р. В. Чербунин, Т. Auer, D. R. Yakovlev, М. Bayer, тезисы VIII Российской конференции по физике полупроводников, Екатеринбург, октябрь 2007 г., с. 245.

245. М. Ikezawa, В. Pal, Y. Masumoto, I. V. Ignatiev, S. Yu. Verbin, and I. Ya. Gerlovin, "Sub-millisecond electron spin relaxation in InP quantum dots", Phys. Rev. В 72, pp. 153302-1-4 (2005).

246. 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, 054702-7 (2006).