Tesis doctoral de Alberto Amo García
En esta tesis se presenta un estudio transversal, a través de diferentes condiciones de confinamiento (desde tres a dos dimensiones, confinamiento fotónico/material), de las propiedades de muchos cuerpos de las excitaciones ópticas en semiconductores. En concreto, la dinámica de tales excitaciones es estudiada a través de experimentos de fotoluminiscencia resuelta en tiempo. En esta técnica, el sistema es excitado con un pulso de luz de energía superior a la de la banda prohibida, y la dinámica de emisión es medida y analizada. debido a las interacciones entre cuerpos, la física de los sistemas de muchas partículas es muy distinta de la de una sola partícula o una sola excitación. Los semiconductores son un privilegiado sistema para el estudio de estas interacciones pues permiten pasar del régimen de una al de muchas partículas de forma muy sencilla a través de las condiciones de excitación. Además, las heteroestructuras semiconductoras ofrecen la posibilidad de estudiar sistemas con distinto confinamiento, permitiendo el estudio de las propiedades de muchos cuerpos según la dimensionalidad del sistema. en esta tesis se ha estudiado la dinámica de fotoluminiscencia resuelta en tiempo de gaas volúmico, y se ha encontrado una transición de mott inducida ópticamente entre las fases excitónicas y de plasma. La temperatura y densidades críticas están bien definidas y dan lugar a una transición abrupta. Adicionalmente, mediante la técnica de «orientación óptica» resuelta en tiempo se ha medido por primera vez la dependencia del tiempo de volteo de espín de los electrones en función de su momento lineal, se han llevado a cabo. Simulaciones de monte-carlo han permitido encontrar una descripción cuantitativa del efecto del llenado de las bandas en los procesos de volteo de espín. en pozos cuánticos, se ha propuesto una técnica novedosa basada en la excitación del sistema mediante dos pulsos láser consecutivos que permite la modificación ultrarrápida de las distribuciones de los portadores en las bandas. La redistribución de portadores provoca un abrupto apagado de la luminiscencia de los excitones de hueco pesado con la llegada del segundo pulso. Esta configuración funciona, por tanto, como un interruptor óptico ultrarrápido. en la parte final de la tesis se ha estudiado la dinámica de polaritones y fluídos de polaritones en microcavidades. Los polaritones son mezclas cuánticas de fotones y excitones y conforman las excitaciones fundamentales del sistema en el régimen de acoplamiento fuerte. Experimentos de foluminiscencia bajo excitación no resonante ofrecen un detallado mapa de fases de la dinámica de portadores del sistema. Se ha prestado especial atención a la dinámica de la transición desde el régimen de acoplamiento fuerte, caracterizado por la emisión polaritónica, al régimen de acoplamiento débil, con emisión fotónica-láser. bajo excitación resonante, predicciones teóricas indican que el gas de polaritones puede condensarse mostrando propiedades de superfluidez. En el trabajo de la tesis se ha desarrollado una configuración experimental que permite la creación de fluídos de polaritones con un momento bien definido. Para ello se utiliza un haz láser continuo que crea un estado con fuerte scattering paramétrico. Un láser pulsado incidente en la misma región del espacio estimula la formación de un fluído que se mueve sobre la muestra. Se ha estudiado el espectro de excitaciones de estos fluídos encontrándose que presenta una dispersión lineal. Adicionalmente, se ha observado que el fluído pasa a través de barreras de potencial puntuales sin apenas mostrar difusión. Ambos comportamientos son compatibles con la noción de superfluidez. La técnica desarrollada abre pues la posibilidad de estudiar superfluídos en sistemas de estado sólido a temperatura mucho más altas que en el caso de los átomos o del helio líquido.
Datos académicos de la tesis doctoral «Dynamics of excitons, polaritons and collective excitations in semiconductors and semiconductor microcavities«
- Título de la tesis: Dynamics of excitons, polaritons and collective excitations in semiconductors and semiconductor microcavities
- Autor: Alberto Amo García
- Universidad: Autónoma de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 15/02/2008
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Luis Víña Liste
- Tribunal
- Presidente del tribunal: José manuel Calleja pardo
- jacqueline Bloch (vocal)
- Luisa González sotos (vocal)
- duncan Steel (vocal)