ИСТИНА

Целью данного проекта является разработка принципов создания новых поляризационных устройств нанофотоники. Основными задачами проекта являются (1) создание и оптимизация компактных источников циркулярно-поляризованного света на основе кирально-модулированных полупроводниковых наноструктур; (2) разработка новых принципов синтеза искусственных киральных сред (метаматериалов) с высокой оптической активностью на основе полупроводниковых нанопроволок в системах материалов SiGe и III-V; (3) разработка компактных устройств локальной поляризационной эллипсометрии на основе высокодобротных мод шепчущей галереи в диэлектрических оболочках.

Продемонстрирован эффективный способ управления состоянием поляризации фотолюминесценции квантовых точек (КТ) из планарного полупроводникового микрорезонатора, не требующий применения магнитного поля и толстых двулучепреломляющих пластин. Предложена новая диффузионная модель формирования III-V полупроводниковых нитевидных нанокристаллов (ННК), в том числе самоиндуцированных ННК. На ее основе проведено моделирование формы ННК: цилиндрической, конусовидной и т.д. Это позволяет, в принципе, управлять направлением роста ННК и выявить эпитаксиальные условия, при которых можно контролируемо создавать ННК сложной геометрии. Теоретически исследованы поляризационные свойства оптического излучения InAs квантовых точек (КТ) из кирально-модулированной GaAs планарно-волноводной структуры на буферном слое AlGaAs. Показано, что излучение случайно поляризованных квантовых точек по нормали к структуре становится частично циркулярно поляризованным. Знак и степень циркулярной поляризации определяются геометрией кирально модулированной структуры и зависят от частоты излучения квантовой точки. Проведенные расчеты позволили объяснить результаты экспериментов [K. Konishi et al., Phys. Rev. Let. 106, 057402 (2011)]. Предложен более простой способ киральной «паркетной» модуляции GaAs волноводной структуры, с помощью прямоугольных нанопилларов с общей симметрией элементарной ячейки кирального фотонного кристалла С4, на буферном слое AlGaAs. Рассчитаны оптимальные параметры структуры. Показано, что степень циркулярной поляризации квантовых точек из оптимизированной структуры может достигать 98% для случайно расположенных КТ, и может быть близка к 100% для специально расположенных квантовых точек. Экспериментально исследована фотолюминесценция КТ из оптимизированных структур, изготовленных по нашим расчетам в университете г. Вюрцбурга. Продемонстрирована степень циркулярной поляризации фотолюминесценция КТ по нормали к структуре порядка 81% и достигающая 96%, если из спектра излучения КТ вычтен неполяризованный фон, связанный, по всей видимости, с технологическими отклонениями структуры от идеальной. Это близко к теоретически ожидаемым 98%, что позволяет рассчитывать на получение почти полностью циркулярно-поляризованного излучения КТ при дальнейшем улучшении технологии изготовления структуры. Проанализированы физические механизмы, позволяющие получить циркулярно-поляризованное излучение КТ в структурах с кирально-модулированным GaAs волноводом. Показано, что кирально-модулированный фотонно-кристаллический слой в структуре играет роль фазовой пластины, Фабри-Перо резонанс распространяющихся электромагнитных мод в которой позволяет практически полностью отфильтровать право- или лево-поляризованное по кругу излучение КТ.