Оптико-деформационные свойства объемных и низкоразмерных структур в области экситонных и межзонных резонансов

Статьи

2.Ayukhanov R.A., Gulyaev Yu.V. and Shkerdin G.N. Nonlinear Photoelasticity of Crystals Near Exciton Resonances // Sov.Phys.Semicondutors. -New York, -1982. -v.16. -n.12. -p.1402-1403.

3.Ayukhanov R.A., Gulyaev Yu.V. and Shkerdin G.N. About Theory Photoelasticity in Piezoelectric Crystals Near Exciton Resonances. // Sov.Phys.Semicondutors. -New York, -1984. -v.18. -n.9. -p.1057-1058.

4.Ayukhanov R.A., Gulyaev Yu.V. and Shkerdin G.N. Characteristics of the Acoustooptic Interaction in the Region of Exciton Resonances.// Sov.Phys.Semicondutors. -New York, -1986 -v.20. -n.10. ЁCp.1214-1215.

5. Ayukhanov R.A., Gulyaev Yu.V. and Shkerdin G.N. Use of High-Power Electromagnetic Radiation to Control the Optical Properties of a Crystal in the Exciton Resonance Region. // Journal of Communications Technology and Electronics. -New York, -1989. v.-34. -n.1. -p.146-148.

6.Ayukhanov R.A., Gulyaev Yu.V. and Shkerdin G.N. Diffraction of Surface Polaritons in Metal -Insulator -Metal Three-Layer Structures. // Journal of Communications Technology and Electronics. -New York, -1989. -v.34. -n.9. -p.99-102.

7. Ayukhanov R.A., Gulyaev Yu.V. and Shkerdin G.N. Resonant Photoelasticity Effect in Exhibited by Multilayer Quantum Well Structures in the Spectral Region of Quasitwo-Dimensional Excitons.// Physics of the Solid State. -New York, -1990. -v.32. -n.12. -p.2062-2064.

8. Ayukhanov R.A., Bayzakov B.B., Mukhamediarov K., Suleymanov S.Kh. About Simultaneous Measurement of Several Thermo-physical and Optical Constants on the Surfaces of Specimen by Mirage-effect Method. // Technical Physics. -New York, -1993. ЁCv.63. ЁCn.3. ЁCp.176-179.

9.Ayukhanov R.A., Gulyaev Yu.V. and Shkerdin G.N. Linear Photoelasticity Coefficients of Quantum-Well Layer Structures Near Resonances of Quasitwo-Dimensional Excitons calculated alloving for the Finite Well Width. // Physics of the Solid State. -New York, -1993. -v.35. -n.7. -p.957-959.

Ayukhanov R.A. and Shkerdin G.N. Linear Coefficients of Photoelasticity in Multilayer Quantum Well Structures Having a Sloping Bottom in Exciton Resonance Regions // Physics of the Solid State. -New York, -1998. -v.40, -n. 9. -p.1582-1586.

Аюханов Р.А. Эффекты резонансной фотоупругости в объмных и двумерных структурах в близи дискретного экситонного спектра // Узбекский физический журнал. -2000. ЁC Ташкент, -т.2. -в.2. -С.118-123.

Ayukhanov R.A. and Shkerdin G.N. Effects of Linear and Nonlinear photoelasticity in Superlattices Near Interband Resonance // Proceedings of the NATO ARV, NATO Science Series, Kluver Academic Publishers, Dordrecht, The Netherland -2001. -p.291-296.

Аюханов Р.А. Особенности диэлектрических и фотоупругих свойств сверхрешеток с наклонным дном квантовой ямы вблизи экситонных резонансов // Доклады АН Республики Узбекистан. -Ташкент, -2001. -в.6-7. -С.16-19.

Ayukhanov R.A. and Shkerdin G.N. Effect of Photoelasticity Enhancement Stimulated by Carrier Localization in a Quantum Well near Interband Resonances in Superlattices // Physics of the Solid State. -New York, -2001. -v.43. -n.3. -p.527-529.

Ayukhanov R.A., Shkerdin G.N. Dimensional Photoelastic Effects in Quantum Superlattices near Excitonic and Superlattice Interband Resonances.// Journal of Communications Technology and Electronics. -New York, -2005. -v.50. n.9. -p.1090-1096.

Ayukhanov R.A., Shkerdin G.N. Photoelasticity Effects in Superlattices with Quantum Wells Having a Sloping Bottom Near the Interband Resonances // Physics of the Solid State. -New York, -2006. -v.48. -n.2. p.357-362.

Ayukhanov R.A. Action of an Electric Field on the Photoelastic Properties of Piezoelectric Superlattices in the Band-Resonance Region // Journal of Optical Technology. -New York, -2006. -v.73. -n.9. -p.622-624.

Аюханов Р.А., Шкердин Г.Н. О механизмах возникновения линейной фотоупругости в пьезоэлектрических кристаллах вблизи экситонных резонансов.// Изв. вузов. Физика. -2008. -т.51.в.11/3. С.164-166.

19.Ayukhanov R.A. and Shkerdin G.N. Calculation of Photoelastic Coefficients in the Multiple Quantum Well Structures in the Region of Resonances of Quasi-Two-Dimensional Excitons Taking into Account Well Width. // International Symposium on Surface Waves in Solid Layered Structures and National Conference (With International Participation) on Acoustoelectronics (ISSWAS-94) May 17-23. 1994. Moskow-St.Petersburg. Russia. p.67.

20.Джулиев Х.Х., Лейдерман А.Ю., Аюханов Р.А., Мамадалимов А.Т. «Инфранизкочастотные колебания фотопроводимости в кремнии, легированном хромом» Материалы III Национальной конференции «Рост, свойства и применение кристаллов». Ташкент. 2002. стр. 78-79.

21.Аюханов Р.А., Шкердин Г.Н. «Оптикозвуковая коммутация объемного и поверхностного оптического сигнала в слоистых структурах металл-диэлектрик-металл» Материалы III Национальной конференции «Рост, свойства и применение кристаллов». Ташкент. 2002. стр. 104-105.

22.Ayukhanov R. A., Shkerdin G.N. Theoretical Investigation of Photoelastic Properties Multiple Quantum Well Structures in the Region of Exciton Resonances Taking into Account Well Width. Workshop and conference “Quantum complexities in condenced matter” August 21-28. 2003. Bukhara. Uzbekistan. p.18.

Аюханов Р.А. Локализационный механизм увеличения фотоупругости и диэлектрической проницаемости в квантовых сверхрешетках вблизи экситонных резонанасов. Conferenсe: “Photoelectric phenomena in semiconductors. Tashkent-2004” Материалы конференции “Фотоэлектрические явления в полупроводниках 2004”. 20-21 апреля 2004. Ташкент. с.65-66.

Аюханов Р.А. Эффект аномального увеличения фотоупругости в сверхрешетках вблизи межзонных резонансов. Сonferenсe: “Photoelectric phenomena in semiconductors. Tashkent-2004” Материалы конференции “Фотоэлектрические явления в полупроводниках 2004”. 20-21 апреля 2004. Ташкент. с.67-68.

Аюханов Р.А., Шкердин Г.Н.. Исследование фотоупругих свойств сверхрешеток в области экситонных и межзонных резонансов. Фундаментальные и прикладные вопросы физики. Труды конференции посвященной 60 ЁC летию АН РУз и ФТИ. 27-28 ноября 2004. Ташкент с.285-286.

Ayukhanov R.А. Effects of Nonlinear Photoelasticity Near Exciton Spectrum in Ideal Two-Dimentional Superlattices. International Conference “Theoretical Aspects of Polymeric Nanostructures Formation”. 2004. October 6-8. Tashkent. p.18-19.

Ayukhanov R.А. Calculation of Linear Photoelasticity in Superlattices Near Interband Resonances in Quantum Well. International Conference “Theoretical Aspects of Polymeric Nanostructures Formation”. 2004. October 6-8. Tashkent. p.20-21.

Аюханов Р.А. Акустооптические свойства сверхрешеток вблизи резонансов зона-зона. Труды Второй Международной конференции “Фундаментальные и прикладные вопросы физики”, посвященной 90-летию академика С.А. АЗИМОВА. 2004. Ташкент. c.212-214.

Аюханов Р.А. Оптико-деформационные процессы в экситонной области спектра при учете поляритонного эффекта. Физика в Узбекистане. Ташкент 27-28 сентября 2005 г.

Аюханов Р.А. Расчет коэффициентов фотоупругости одномерных структур в области экситонных резонансов. IY Республиканская конференция “Рост, свойства и применение кристаллов” Нукус 27-29 октября 2005 г.

Аюханов Р.А. Линейные коэффициенты фотоупругости одномерных структур на основе пьезоэлектрических кристаллов в области экситонных резонансов. IY Республиканская конференция “Рост, свойства и применение кристаллов” Нукус 27-29 октября 2005 г.

Аюханов Р.А. Эффект линейной фотоупругости на частоте основного экситонного резонанса в пьезоэлектрических объемных кристаллах. Сборник "Неравновесные процессы в полупроводниках и в полупроводниковых структурах". 1-3 февраля   2007. Ташкент с.38-39.

Ayukhanov R.A., Shkerdin G.N., Kotov V.M., Stiens J.H.A. Linear and Nonlinear Photoelastic Constants in Superlattices with Tilted Energy Band Profiles. The International Congress on Uultrasonics. ICU2007. Vienna. 2007. Book of Abstracts, p.53-54.

Kotov V., Stiens J., Ayukhanov R., Shkerdin G., Vounckx R. Edge Enhancement in Optical Images at Different Orders of Acoustooptic Bragg Diffraction. The International Congress on Uultrasonics. ICU2007. Vienna, 2007. Book of Abstracts. p.51.

Аюханов Р.А., Шкердин Г.Н. О механизме возникновения линейной фотоупругости в пьезоэлектрических кристаллах вблизи экситонных резонансов. Труды YI Международной научной конференции “Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах”.- Томск: Изд. ТПУ. 2008 г. С.1025-1029.

Аюханов Р.А., Садыков М., Шкердин Г.Н. Эффект линейной фотоупругости вблизи резонансов объемных экситонов в пьезоэлектрических кристаллах стимулированный внешним электрическим полем. Материалы Республиканской конференции “Оптические методы в современной физике” 2008. Ташкент. С. 202-204.

Аюханов Р.А. Стимулированное акустооптическое взаимодействие в условиях угловой расходимости электромагнитных и акустических волн. Материалы Республиканской научной конференции “Современные проблемы физики и физическое образование” Самарканд. 2009.

РЕЗЮМЕ

Объекты исследования: сверхрешетки на основе GaAs с прямоугольной квантовой ямой и с квантовой ямой с наклонным дном, а также объемные кристаллы СdS и СuCl.

Цель работы: Создание теории оптико-деформационного взаимодействия в объемных кристаллах и сверхрешетках с различными типами квантовых ям вблизи экситонных и межзонных резонансов.

Методы исследования: методы последовательных приближений, теории возмущений, вариационные методы, стандартная методика матрицы плотности и впервые разработанная методика матрицы плотности для переменного числа квазичастиц.

Полученные результаты и их новизна: Построена обобщенная методика нахождения резонансных ДП и КФ в сверхрешетках с учетом ширины QW и в сверхрешетках с наклонным дном QW вблизи частот модифицированных экситонных резонансов. Показано существенное увеличение ДП и КФ, связанное как с локализацией экситона в QW, так и с увеличением ПМУ экситонов в сверхрешетке. Показано, что систему невзаимодействующих электрона и дырки, находящихся в сверхрешетке в слое, составляющем QW, можно рассматривать как экситоноподобный осциллятор. Впервые показано, что локализация экситона в квантовой яме приводит к существенному увеличению диэлектрической проницаемости и коэффициента фотоупругости вблизи экситонных и межзонных резонансов.

Научная и практическая значимость: построена общая теория оптико-деформационных свойств объемных и низкоразмерных структур для частотной области экситонных и межзонных резонансов. Результаты исследования расширяют круг знаний о чувствительности оптических параметров полупроводниковых кристаллов к деформационному возмущению. На основе этих результатов могут быть созданы новые типы акустооптических устройств, работающие в частотной области экситонных и межзонных резонансов и обладающие значительно меньшей управляющей мощностью и большей чувствительностью к внешнему звуковому сигналу.

Степень внедрения и экономическая эффективность: полученные результаты могут использоваться при разработке нового типа приборов для быстродействующего и неконтактного управления оптическим излучением (дефлекторов, модуляторов, акустооптических фильтров и др.), а также при чтении спецкурсов на кафедрах нанотехнологий в ВУЗах.

Область применения: нанотехнологии, акустооптика, оптоэлектроника.

РЕЗЮМЕСИ
Таянч сўзлар: экситон, поляритон, сверхрешетка, паст ўлчамли структуралар, фотоэластиклик, диэлектрик сингдирувчанлик, зоналараро резонанслар.

Тад›и›от объектлари: GaAs асосида яратилган тў“ри бурчакли ва ости ›ия квант чу›урликли сверхрешеткалар іамда СdS ва СuCl іажмий кристаллар.

Ишнинг ма›сади: Экситонли ва зоналараро резонанслар соіасида іажимли кристалларда ва турли типдаги квант ўрали сверхрешеткаларда оптик-деформация ўзаро таъсир этиш назариясини яратишдир.

Тад›и›от усуллари: Кетма-кет ёндашиш услуллари, уйготиш назарияси; вариация усуллари; зичлик матрицасининг стандарт усули ва ўзгарувчан сонли квазизаррачалар учун илк бор ишлаб чи›илган зичликлар матрицаси усули.

Олинган натижалар ва уларнинг янгилиги: Сверхрешеткаларда QW нинг ›алинлигини іисобга олган іолда ва QW ›ия чу›урликли сверхрешеткаларда модификацияланган экситон резонансли частоталар я›инида резонанс диэлектрик сингдирувчанлик ва фотоэластиклик коэффициентларни топишнинг умумлашган услуби яратилди. QW да экситонларнинг утириб колиши ва сверхрешеткада ПМУ экситонларининг ошишига бо“ли› равишда диэлектрик сингдирувчанлик ва фотоэластиклик коэффициентларининг салмо›ли ошиши кўрсатилди. Сверхрешеткада QWни іосил ›илувчи ›атламда турган ўзаро таъсирлашмайдиган электрон ва ковакларни экситонга ухшаш осциллятор деб ›араш мумкинлиги кўрсатилди. Илк бор экситоннинг квант чу›урлигида утириб колиши экситон ва зоналараро резонанс я›инида диэлектрик сингдирувчанлик ва фотоэластик коэффициентларнинг салмо›ли ошишига олиб келишлиги кўрсатилди.

Амалий аіамияти: экситон ва зоналараро резонансларнинг частота соіаси учун іажмий ва паст ўлчамли структураларнинг оптик-деформация хоссаларининг умумий назарияси яратилди. Тад›и›от натижалари яримўтказгич кристаллари оптик параметрларининг дефоромация уйгонишига сезгирлиги тў“рисидаги билимларни кенгайтиради. Бу натижалар асосида экситон ва зоналараро резонанс соіасида ишловчи ва анчагина кичик бош›арув ›увватга іамда таш›и товуш сигналларига нисбатан катта сезгирликка эга бўлган янги типдаги акустооптик курилмалар яратилиши мумкин.

Тадби› этиш даражаси ва и›тисодий самарадорлиги: олинган натижалар тезіаракатга келувчи ва оптик нурланишларни уланишсиз бош›арувчи янги типдаги аспобларни ишлаб чи›ишда (дефлекторларда, модуляторларда, акустооптик фильтрларда ва шунга ухшаш), іамда ОЎЮ нинг нанотехнология кафедраларида махсус курсларни ў›итишда ›ўлланилиши мумкин.

љўлланиш соіаси: нанотехнология, акустооптика, оптоэлектроника.

THE RESUME

thesis of Ayukhanov Rashid Akhmetovich on the scientific degree competition of the doctor of sciences in physic and mathematic sciences on specialty 01.04.10 - semiconductor physics subject: “Optical-deformation properties of volumetric and low-dimension structures in the field of exciton and interband resonances”
Keywords: exciton, polariton, superlattice, low-dimension structures, photoelasticity, dielectric constant , interband resonances.

Subbjects of research: superlattices on the basis of GaAs with a rectangular quantum well (QW) and with a quantum well with an inclined bottom, and also volumetric crystals СdS and СuCl.

Purpose of work: Creation of the theory of optical-deformation interaction in volumetric crystals and superlattices with different types of quantum wells near the exciton and interband resonances.

Methods of research: methods of consecutive approximation, theory of indignations, variation methods, standard technique of matrix of density and for the first time developed technique of matrix of density for variable number of quasi-particls.

The results obtained and their novelty: the generalized technique of finding resonant dielectric constant and photoelasticity coefficients in superlattices taking into account of width of QW and in superlattices with inclined bottom of QW near exciton resonances frequencies is constructed. Significant increase of dielectric constant and photoelasticity coefficients caused by both exciton localization in QW, and increasing density of excitons maximum packing in superlattice is shown. It has been shown, that system of noninteracting electrons and the holes, being in the superlattice layer making QW, can be considered as oscillator similar exciton. For the first time it is shown, that localization of excitons in QW causes significant increase of dielectric constant as well as photoelasticity coefficients near exciton and interband resonances.

Practical value: the general theory of optical-deformation properties of volumetric and low-dimension structures for exciton and interband resonances frequencies. Results of research expand circle of knowledge about sensitivity of optical parameters of semiconductor crystals under deformation influence. On the basis of these results new types of acoustooptical devices, working in exciton and interband resonances frequencies and possessing by smaller operating power and larger sensitivity to external sound signal than usual devices can be created.

Degree of embed and economic effectivity: received results can be used at development of new types of devices for high-speed and not contact regulation of optical radiation (deflectors, modulators, acoustooptical filters etc.), and also at lecturing special courses at nanotechnology faculties in high education schools.

Field of application: nanotechnology, acoustooptics, optoelectronics.