Дипольная плазмонная мода в наноразмерных полупроводниковых квантовых точках типа "ядро-оболочка" с гетеропереходом второго рода

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследованы возбужденные состояния наноразмерных двухкомпонентных полупроводниковых кристаллов типа «ядро-оболочка» с гетеропереходом второго рода. Продемонстрировано, что в их спектрах фотопоглощения доминирует дипольный плазмонный резонанс. При этом оказалось, что варьирование высоты потенциального барьера между ядром и оболочкой в сравнительно узком диапазоне приводит к принципиальному изменению характера коллективной моды от поверхностного плазмонного резонанса, типичного для спектров фотопоглощения проводящих наноразмерных частиц, к вращательной плазмонной моде, при которой возбуждаются только угловые степени свободы.

Об авторах

А. Н Ипатов

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого;Академический университет им. Ж. И. Алфёрова

Автор, ответственный за переписку.
Email: andrei_ipatov@mail.ru
195251, St. Petersburg, Russia; 194021, St. Petersburg, Russia

Список литературы

  1. В.В.Климов, Наноплазмоника, Москва, Физматлит (2009).
  2. Quantum Plasmonics, ed. by S. I. Bozhevolniy et al., Springer International Publishing, Switzeland (2016).
  3. Plasmonics. From Basics to Advanced Topics, ed. by S. Enoch, N. Bonod, Springer Series in Optical Sciences 167, Berlin, Springer Verlag (2012).
  4. M. S. Tame, K. R. McEnery, S. K. Ozdemir et al., Nature Physics 9, 329 (2013).
  5. J. A. Scholl, A. L. Koh, and J. A. Dionne, Nature 483, 421 (2012).
  6. M. Brack, Rev. Mod. Phys. 65, 667 (1993).
  7. M. Harb, F. Rabilloud, D. Simon et al., J. Chem. Phys. 129, 194108 (2008).
  8. F. Xuan and C. Guet, Phys. Rev. A 94, 043415 (2016).
  9. U. Kreibig and M. Vollmer, Optical Properties of Metallic Clusters, Springer Series in Materials Science 65, Berlin, Springer Verlag (1995).
  10. U. Kreibig and P. Zacharias, Z. Physic 231, 128 (1970).
  11. I. Kriegel, F. Scotognella, and L. Mannaa, Physics Reports 674, 1 (2017).
  12. Nanocrystal Quantum Dots, ed. by V. I. Klimov, CRC press (2010).
  13. R. C. Monreal, T. J. Antosiewicz, and S. P. Appel, New J. of Physics 15, 083044 (2013).
  14. F. Scotognella, G. Della Valle, A. R. S. Kandada et al., Eur. Phys. J. B 86, 154 (2013).
  15. Y. Xie, L. Carbone, C. Nobile et al., ACS Nano 7, 7352 (2013).
  16. A. L. Routzahn, S. L. White, L.-K. Fong et al., Isr. J. Chem. 52, 983 (2012).
  17. J. M. Luther, P. K. Jain, and T. Ewers et al., Nature Materials 10, 361 (2011).
  18. J. A. Faucheaux, A. L. D. Stanton, and P. K. Jain, J. Phys. Chem. Lett. 5, 976 (2014).
  19. S. D. Lounis, E. L.Runnerstrom, A. Bergerud et al., J. Am. Chem. Soc. 136, 7110 (2014).
  20. T. O. Cheche, V. Barna, and I. Stamatin, J. of Optoelectronics and Advanced Materials 15, 615 (2013).
  21. M. A. El-Sayed, Acc. Chem. Res. 37, 326 (2004).
  22. S.-W. Hsu, K. On, and A. T. Rao, J. Amer. Chem. Soc. 133, 19072 (2011).
  23. X. Liu and M. T. Swihart, Chem. Soc. Rev. 43, 3908 (2014).
  24. G. Garcia, R. Buonsanti, E. L.Runnerstrom et al., Nano Lett. 11, 4415 (2011).
  25. M. Kanehara, H. Koike, T. Yoshinaga, and T. Teranishi, J. Am. Chem. Soc. 131, 17736 (2009).
  26. D. J. Rowe, J. S. Jeong, K. A. Mkhoyan, and U. R. Kortshage, Nano Lett. 13, 1317 (2013).
  27. Zh. Sun and B. Zhao, Appl. Phys. Lett. 91, 221106 (2007).
  28. H. Zhang, V. Kulkarni, E. Prodan et al., J. Phys. Chem. C 118, 16035 (2014).
  29. A. M. Schimpf, N. Thakkar, C. E. Gunthardt et al., ACS Nano, 8, 1065 (2014).
  30. A. M. Schimpf, C. E. Gunthardt, J. D. Rinehart et al., J. Am. Chem. Soc. 135, 16569 (2013).
  31. L. G. Gerchikov, C. Guet, and A. N. Ipatov, Phys. Rev. A 66, 053202 (2002).
  32. A. N. Ipatov, L. G. Gerchikov, and C. Guet, J.Comp. Mat. Sci. 35, 347 (2006).
  33. A. N. Ipatov, L. G. Gerchikov, and C. Guet, Nanoscale Res. Lett. 13, 297 (2018).
  34. Л.Г.Герчиков, А.Н.Ипатов, ЖЭТФ 159, 1047 (2021).
  35. R. Kostic', and D. Stojanovic', J. of Optoelectronics and Advanced Materials 6, 121 (2012).
  36. А.В.Федоров, И.Д.Рухленко, А.В.Баранов, С.Ю.Кручинин, Оптические свойства полупроводниковых квантовых точек, Наука, Санкт-Петербург (2011).
  37. А.И.Гусев, Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии, Физматлит, Москва (2009).
  38. S. V. Gaponenko, Optical properties of semiconductor nanocrystals, Cambridge University Press, Cambridge (1998).
  39. Core/Shell Quantum Dots. Synthesis, Properties and Devices, ed. by X. Tong and Z. M. Wand, Lecture Notes in Nanoscale Science and Technology (book series) 28, Springer (2020).
  40. V. I. Klimov et al., Nature 447, 441 (2007).
  41. D. Vasudevan, R. R. Gaddam, A. Trinchi, and U. Cole, J. of Alloys and Compounds 636, 395 (2015).
  42. Q. Q. Dou et al., Scienti c Reports 5, 8252 (2015).
  43. R. A. Loukanov et al., Colloids Surf. A. 245, 9 (2004).
  44. Nanomaterials for the Life, Vol.6, Semiconductor nanomaterials, ed. by Ch. Kumar, Wiley-VCH Verlag Gmbh, Weinheim (2010).
  45. S. Kim, B. Fisher, H.-J. Eisler, and M. Bawendi, J. Am. Chem. Soc. 125, 11467 (2003).
  46. M. Tytus et al., J. of Physics: Conference Series 104, 012011 (2008).
  47. F. Iikawa et al., Brazilian J. of Physics, 34, 555 (2004).
  48. Y. Shoji, R. Tamaki, and Y. Okada, AIP Advances 7, 065305 (2017).
  49. Clusters of Atoms and Molecules, ed. by H. Haberland, Vol. I, II, Springer Series in Chemical Physics, Vol. 52, 56, Berlin, Springer (1994).
  50. W. A. de Heer, Rev. Mod. Phys. 65, 611 (1993).
  51. C. R. C. Wang, S. Pollack, D. Cameron, and M. M. Kappes, J. Chem. Phys. 93, 3787 (1993).
  52. C. Guet and W. R. Johnson, Phys. Rev. B 45, 11283 (1992).
  53. B. Palpant, B. Pr'evel, J. Lerm'e et al., Phys. Rev. B 57, 1963 (1998).
  54. А.Н. Ипатов, В.К. Иванов, Р.Г. Полозков ЖЭТФ 144, 727 (2013).
  55. А.Н. Ипатов, Л.Г. Герчиков, ЖЭТФ 145, 108 (2014).
  56. Ipatov A. N., Ivanov V. K., and Polozkov R. G. The European Phys. J. D 68, 249 (2014).
  57. Ipatov A. N. and Gerchikov L. G., J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 47, 185101 (2014).
  58. Л.Г. Герчиков, А.Н. Ипатов, ЖЭТФ 146, 1014 (2014).
  59. A. Ipatov, L. Gerchikov, and J. Christiano, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 92, 7 (2017).
  60. D. Bimberg, M. Grundmann, and N. N. Ledentsov, Quantum Dot Heterostructures, John Wiley and Sons (1999).
  61. T. Shelawati, M. S. Nurisya, A. Mazliana et al., Superlattices and Microstructures 131, 95 (2019).
  62. G. Mie, Ann. Phys. 25, 377 (1908).
  63. G. F. Bertsch, R. A. Brorlia, Oscillations in Finite Quantum Systems, Cambridge University press, UK (1994).
  64. Электронно-дырочные капли в полупроводниках, под ред. Л.В.Келдыша и К.Д.Джеффриса, Наука, Москва (1988).
  65. Ll. Serra, F. Garcias, J. Navarro et al., Phys. Rev. B 46, 9369 (1992).
  66. D. A. Varshalovich, A. N. Moscalev, and U. K. Khersonskii, Quantum Theory of Angular Momentum, World Scienti c, Singapore (1988).
  67. M. Ya. Amusia and L. V. Chernysheva, Computation of Atomic Processes, IOP Publishing Ltd (1997).
  68. R. Dreizler and E. Gross, Density Functional Theory, Plenum Press, New York (1995).
  69. И.И.Собельман, Введение в теорию атомных спектров, Наука, Москва (1977).
  70. T. Ihn, Semiconductor Nanostructures: Quantum States and Electronic Transport, Oxford University Press (2010).
  71. F. Rossi, Theory of Semiconductor Quantum Devices: Microscopic Modeling and Simulation Strategies, Springer Science and Business Media, NY (2011).
  72. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Quantum Mechanics, Pergamon Press (1977).
  73. C. de Boor, A Practical Guide to Splines, Springer Verlag, New York (1978).
  74. J. Sapirstein and W. R. Johnson, J. Phys. B: Atomic, Molecular and Optical Physics, 29, 5213 (1996).
  75. W. E. Ormand, J. M. Pacheco, S. Sanguinetti et al., Z. Phys. D 24 401 (1992).
  76. G. F. Bertsch and D. Tomanek, Phys. Rev. B 40, 2749 (1989).
  77. J. M. Pacheco and R. A. Broglia, Phys. Rev. Lett. 62, 400 (1989).
  78. J. M. Pacheco and W. D. Sch¨one, Phys. Rev. Lett. 79, 4986 (1997).
  79. F. Della Salla, R. Rousseau, A. G¨orling, and D. Marx, Phys. Rev. Lett. 92, 183401.1 (2004).
  80. C. Yannouleas and R. A. Broglia, Ann. Phys. (NY) 217, 105 (1991).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023