Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, 41, проспект Науки, 03680 Київ, Україна Е-mail: lakar@isp.kiev.ua

Анотація. Одним з перспективних матеріалів для розробки двовимірних фотонних структур є макропористий кремній, отриманий за допомогою фотоанодного травлення. Наявність періодично розташованих циліндричних пор, розділених кремнієвими колонами, забезпечує велику ефективну поверхню структур, покращує оптичні та фотофізичні характеристики макропористого кремнію. У даній роботі досліджено осциляції ІЧ-поглинання двовимірними структурами макропористого кремнію з мікропористими шарами кремнію, SiO2 нанопокриттями та CdTe, ZnO поверхневими нанокристалами з урахуванням електрооптичного ефекту Ваньє–Штарка. Аналіз експериментальних спектрів поглинання здійснено в рамках моделі резонансного розсіювання електронів з нескінченною амплітудою на поверхневих станах у сильному електричному полі, з різницею між двома резонансними енергіями, що дорівнює сходинці Ваньє–Штарка. Постійність періоду осциляцій вказує на реалізацію ефекту Ваньє–Штарка на довільно розподілених поверхневих станах на межі «кремній–нанопокриття». Проведено порівняння ІЧ поглинання світла в 2D структурах макропористого кремнію з поверхневими нанопокриттями, проаналізовано зрушення і відхилення вершин коливань. Когерентність осциляцій ІЧ-спектрів підвищується в результаті зменшення концентрації поверхневих станів та оптимальної площі контакту нанокристалів до поверхні макропор. Таким чином, зсув осциляцій для наночастинок ZnO з оптимальним розміром нанокристалів (3,7…4.4 нм) призводить до відхилень коливань у межах 0,26…0,42 меВ, тобто узгодженість коливань досягає 0,25…0,4%. Малий параметр уширення сходинок Ваньє–Штарка Г = 0,3…0,8 см^–1 дорівнює цьому параметру для поверхневих тонких плівок напівпровідників II-VI. Контрольованість і когерентність дослідженої системи визначається формуванням когерентних рівнів Ваньє у вузькій трикутній потенціальній ямі, сформованій в електричному полі на границі «кремній–нанопокритя». У результаті було запропоновано висококогерентний оптичний квантовий комп’ютер на основі реалізації квантового електрооптичного ефекту Ваньє–Штарка на кремнієвій матриці з макропорами та шаром нанокристалів на поверхні макропор.

Ключові слова: макропористий кремній з нанопокриттями, нескінченне резонансне розсіювання, оптичний квантовий комп’ютер.

Текст статті (PDF)

Посилання

Назад до 23 (3)