多體系統(tǒng)中粒子的合作行為,以及若干個系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)一直是物理學(xué)中非常重要的問題。例如在極低溫度下,原子氣體通過粒子間的相互作用可以形成玻色-愛因斯坦凝聚。相比之下,固體材料中由電子-空穴-光子耦合形成的極化激元擁有比普通原子小得多的有效質(zhì)量,因此可以在更高溫度下形成激子-極化激元凝聚體。同時,多種該類型凝聚體之間的關(guān)聯(lián)行為已經(jīng)被大量實驗所證實。然而目前針對電子-空穴-光子體系中多體關(guān)聯(lián)和集體行為的研究工作,大多集中在低于電子-空穴Mott相變濃度的激子相區(qū)間。對于高濃度的等離子體相區(qū)間,由于系統(tǒng)內(nèi)粒子間強烈的散射退相,一般認(rèn)為無法建立起有效的長程關(guān)聯(lián)。因此,如何在電子-空穴等離子體氣體中引發(fā)集體效應(yīng),以及在多團等離子體之間建立關(guān)聯(lián),成為了一個重要且具有挑戰(zhàn)性的研究方向。本論文通過特殊的光學(xué)微腔設(shè)計,實現(xiàn)了電子-空穴等離子體氣體的長程關(guān)聯(lián)和集體輻射。在此基礎(chǔ)上,利用微腔中的超熒光作為誘導(dǎo)耦合場,實現(xiàn)了兩團電子-空穴等離子體氣體之間跨區(qū)域的相位關(guān)聯(lián),從而將電子-空穴-光子體系中多體關(guān)聯(lián)和集體行為的研究領(lǐng)域擴展到了高溫高濃度相區(qū)間。當(dāng)激發(fā)濃度超過閾值后,電子-空穴等離子體引發(fā)的集體輻射在微腔...

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景I—多體系統(tǒng)的凝聚
        1.1.1 從原子到固態(tài)體系中準(zhǔn)粒子的凝聚
            1.1.1.1 原子系統(tǒng)的玻色-愛因斯坦凝聚
            1.1.1.2 電子-空穴-光子體系的凝聚
            1.1.1.3 其它準(zhǔn)粒子的凝聚
        1.1.2 從原子系統(tǒng)到固體系統(tǒng)中凝聚體間的關(guān)聯(lián)
    1.2 研究背景II—多體系統(tǒng)的集體輻射
        1.2.1 超輻射
        1.2.2 超熒光
        1.2.3 光學(xué)腔中的超輻射和超熒光
    1.3 立論依據(jù)和解決方案
        1.3.1 常溫下高濃度等離子體發(fā)生凝聚的可能性
        1.3.2 多團凝聚體之間長程關(guān)聯(lián)的建立
        1.3.3 腔增強超熒光影響因素
    1.4 研究結(jié)果和論文結(jié)構(gòu)
第二章 光學(xué)微腔中超熒光誘導(dǎo)的等離子體凝聚
    2.1 半導(dǎo)體微腔樣品及激發(fā)方式
    2.2 半導(dǎo)體微腔樣品的超熒光
        2.2.1 半導(dǎo)體微腔的輸入-輸出關(guān)系
        2.2.2 腔增強超熒光的光譜分析
        2.2.3 腔增強超熒光現(xiàn)象的物理機理
        2.2.4 腔增強超熒光的時間動力學(xué)特性
        2.2.5 高濃度激發(fā)下的腔增強超熒光
    2.3 腔增強超熒光誘導(dǎo)的物質(zhì)凝聚(cehp)
    2.4 腔增強超熒光與傳統(tǒng)激光的區(qū)別
        2.4.1 粒子密度對能級結(jié)構(gòu)的影響:cehp體系VS極化激元體系
        2.4.2 利用時間和角度分辨的微分反射譜研究腔模動態(tài)演化
        2.4.3 DBR微腔中特征峰的能量移動
第三章 基于腔增強超熒光實現(xiàn)凝聚體間跨區(qū)域相位關(guān)聯(lián)
    3.1 兩團cehp相位關(guān)聯(lián)的實現(xiàn)
        3.1.1 實驗配置
        3.1.2 不同激發(fā)濃度下的熒光光譜
    3.2 載流子濃度依賴的相位關(guān)聯(lián)行為
    3.3 凝聚體間的相位鎖定與激發(fā)濃度的關(guān)系
    3.4 兩團等離子體間關(guān)聯(lián)行為隨距離的變化
    3.5 對cehp凝聚體之間相位關(guān)聯(lián)的理論模擬
        3.5.1 關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的動力學(xué)方程
        3.5.2 熒光光強和相位隨時間的演化
        3.5.3 相位關(guān)聯(lián)建立的理論解釋
        3.5.4 干涉條紋可見度隨能量變化的理論擬合
        3.5.5 干涉條紋與cehp之間耦合強度的變化關(guān)系
        3.5.6 對cehp之間耦合駐波光場的擬合
        3.5.7 對強耦合的兩團e-h plasma所形成準(zhǔn)諧振子態(tài)的擬合
第四章 對微腔中偶極子系綜集體輻射的研究
    4.1 偶極子的集體輻射行為
        4.1.1 自發(fā)輻射
        4.1.2 超輻射
        4.1.3 樣品尺度接近光學(xué)波長時的超熒光行為
        4.1.4 樣品尺度大于光學(xué)波長時的純超熒光和振蕩超熒光
        4.1.5 由受激輻射產(chǎn)生的傳統(tǒng)激光
    4.2 腔增強超熒光的理論推導(dǎo)和物理圖像
    4.3 從自發(fā)輻射到腔增強超熒光
    4.4 多體系統(tǒng)中光-偶極子輻射體系在參量空間的相圖
第五章 總結(jié)和展望
附錄
    1 對PL光譜干涉對比度計算的程序?qū)崿F(xiàn)
    2 多軌跡法求解隨機微分方程和程序?qū)崿F(xiàn)
參考文獻(xiàn)
讀博期間科研成果
致謝



本文編號：3874382