Dinámica de la recombinación de excitones confinados en nanostructuras cuánticas de In(Ga)As.

Abstract

Hemos combinado fotolumiscencia en onda continua (PL) y resuelta en tiempo (TRPL) en el estudio de colectivos de puntos cuánticos (QD) con diferentes formas. Se presenta un análisis sistemático del tiempo de decaimiento en función de la temperatura a través de un modelo de ecuaciones de balance que incluye escape térmico de portadores. El incremento del tiempo de vida en el rango de baja temperatura se describe a través de la termalización excitónica a un estado oscuro.<br/>Hemos realizado microscopia confocal en un único punto cuántico, que muestra un cambio brusco en sus transiciones ópticas bajo excitación óptica selectiva. El análisis de la micro-PL y TRPL combinados en base a un modelo de ecuaciones de microestados, permite la estimación precisa del rango de tiempos implicados en los distintos procesos físicos. Se pueden diseñar nuevos experimentos para medir directamente el tiempo que el electrón extra permanece en el QD, después de la captura a través de la impureza.<br/>Finalmente, se ha medido la dinámica de la ganancia en un amplificador óptico de semiconductor (SOA) basado en puntos quánticos tras amplificar trenes de pulsos cortos. El papel de la captura directa desde el reservorio 2D al estado fundamental del QD se clarifica cuando se trabaja en el régimen de saturación óptica. Un modelo de ecuaciones de balance nos permite describir el proceso de la recuperación de ganancia como un proceso de reequilibrio térmico. Esta descripción permite extraer los parámetros que gobiernan la dinámica de amplificación, y usarlos para el diseño o análisis del funcionamiento de láseres y amplificadores basados en puntos quánticos.

We have combined continuous wave photoluminescence (PL) and time resolved photoluminescence(TRPL) to the study of different shape quantum dots (QD) ensembles. A systematic analysis of the decay times as a function of temperatures is presented within a rate equation model including carrier escape at high temperatures. The increase of the decay time in the range of low temperature is described through exciton thermalization to a dark state.<br/>We have performed confocal microscopy on a single QD, that exhibits optical switching effect under optical selective pumping. The analysis of micro-PL and TRPL combined experimental data in the framework of a microstate master equation model, allows to accurately estimate the time ranges involved in the different physical processes.<br/>Future experiments are proposed to directly measure the time that the extra electron stays on the QD after the impurity mediated capture and evaluate its origin.<br/>Finally, the gain dynamics of a QD based Semiconductor optical amplifier (SOA) under short train pulses is measured. The role of direct capture from the 2D reservoir to the QD ground state is clari_ed when working in the optical saturation regime. A rate equation model allows us to describe the gain recovery process as a thermal re-equilibrium process. This description allows to extract the parameters governing the amplification dynamics, and use them in the design or performance analysis of QD based lasers and amplifiers.