صدى الأسفار نقطة الكم إينجاس في تجويف مستو متعامد الإثارة والكشف عنها باستخدام

الهدف العام لهذا البروتوكول هو تحقيق الإثارة الرنانة للنقطة الكمومية والكشف عن التألق المتزامن باستخدام أوضاع الإثارة والكشف المتعامدة. يعد تحقيق الإثارة الرنانة مع الكشف عن التألق أمرا ضروريا لدراسة تفاعلات المادة الضوئية في الهياكل النانوية منخفضة الأبعاد وقد تم استخدامه لتوضيح التأثيرات البصرية الكمومية مثل حالات اللباس. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تستخدم التعامد بين أوضاع الإثارة والكشف لتقليل جمع تشتت الليزر الذي يحافظ على استقطاب التألق.

هذه التقنية لها آثار على المصادر القائمة على النقاط الكمومية للفوتونات المفردة التي لا يمكن تمييزها بدرجة كبيرة وللتحكم المتماسك وقياس دوران الإلكترون في النقاط الكمومية. قم بإعداد عناصر التجربة على مقعد بصري. ناظم البرد لاحتفاظ بالعينة هو مركز التجربة.

العناصر البصرية بتوجيه وتركيز إخراج ثلاثة مصادر ضوء. يوفر هذا المخطط نظرة عامة على الإعداد. مرة أخرى ، العينة الموجودة في ناظم البرد موجودة في المركز.

أحد مصادر الضوء هو ليزر الصمام الثنائي للتجويف الخارجي المستخدم في إثارة الرنين. آخر هو ليزر النيون الهيليوم المستخدم في إثارة الانحناء أعلاه. يوجد أيضا مصباح LED للإضاءة.

يمر شعاع ليزر الإثارة الرنانة عبر مستقطب ويدخل من خلال نافذة واحدة من الناظم الكريوستات. تشكل العدسات E1 و E2 تلسكوبا شعريا. E1 على مرحلة XY للسماح بتحويل بقعة الإثارة بشكل جانبي.

E2 في مبيت تكبير للسماح بتغيير عمق التركيز البؤري. يدخل الضوء من مصدر الإضاءة وليزر النيون الهيليوم إلى النافذة الأخرى من الناظم الكريوست. داخل العينة ، يتفاعل الضوء مع النقاط الكمومية زرنيخيد الإنديوم غاليوم المضمنة بين عاكسين موزعين من براغ.

يتعرض الوجه المشقوق للعينة لليزر الإثارة الرنان. ينتقل التلألؤ الضوئي من النقطة الكمومية مرة أخرى على طول المسار البصري لليزر النيون الهيليوم. يمر عبر تلسكوب شعري ثان بتصميم مشابه للأول ولكن مع تكبير الوحدة.

الكاميرا في وضع يمكنها من التقاط الضوء من العينة لتسهيل المحاذاة. مقياس الطيف في وضع يسمح له بجمع التلألؤ الضوئي من العينة للشدة والتحليل الطيفي. يحدد موضع المرآة القابلة للطي M1 ما إذا كان الضوء ينتقل إلى الكاميرا أو مقياس الطيف.

الخطوة الأولى هي إعداد عينة للتجربة. يتم شق عينات التجربة من عينة أكبر نمت باستخدام epitaxy الحزمة الجزيئية. بالإضافة إلى العينة ، قم بتجهيز لوحة عينة نحاسية ، وطلاء موصل حراريا ، وكاتب ماسي ، وملاقط مسطحة.

اقترب من العينة مع الكاتب الماسي. استخدمه لعمل خدش صغير على حافة السطح العلوي للعينة. ثم استخدم الملقط لتثبيت العينة على كل جانب من الخدش وتطبيق عزم دوران دوار للخارج.

انقل العينة المشقوقة إلى لوحة العينة النحاسية وقم بإرفاقها بالطلاء الموصل حراريا. بعد ذلك ، خذ لوحة العينة النحاسية إلى ناظم البرد لتركيبها. تأكد من توجيه العينة بشكل صحيح للتجربة.

الخطوة التالية هي تثبيت عدسة موضوعية شبه كروية في ناظم التبريد. هذه العدسة مؤمنة في حامل انتقالي بثلاث درجات من الحرية. إنه ينتمي إلى مسار ليزر الإثارة الرنانة ويركز الضوء على الطرف المشقوق للعينة.

في البداية ، يجب أن تكون العدسة أكثر من بعد بؤري واحد من العينة. مع وجود العدسة في جهاز التبريد ، قم بتشغيل ليزر الإثارة وتوسيط العدسة عليه. يجب أن يكون ارتفاع العدسة هو نفسه ارتفاع مركز العينة.

بعد ذلك ، قم بإعداد شاشة ورقية بيضاء في مسار الليزر خلف العينة وراقب الشاشة باستخدام عارض الأشعة تحت الحمراء. يجب أن تكون هناك نقطة مضيئة بسبب الضوء المنقول عبر العينة. ترجم العدسة ببطء نحو العينة.

راقب الشاشة من خلال العارض وتوقف عند ظهور صورة ظلية واضحة للعينة. اضبط موضع العدسة لتوسيط الصورة الظلية في منتصف النقطة المضيئة. استمر في ترجمة العدسة ببطء نحو العينة.

ستصبح الصورة الظلية على الشاشة مكبرة وقد تتحول أفقيا. استمر في ضبط العدسة لتوسيط الصورة وتكبيرها حتى تظهر هامش التداخل. قم بترجمة العدسة ببطء نحو العينة.

في كل موضع عمق ، راقب الأطراف عن طريق تحريك الهدف إلى اليسار واليمين. حرك العدسة إلى موضع يزيد من التباعد بين مجموعتي الهامش وقم بتأمينه. ثم اضبط موضع العدسة الجانبية لتقليل الحواف على الشاشة الورقية.

بعد ذلك ، اضبط التلسكوب الشعري في مسار الإثارة. يجب أن تتمحور العدستان على شعاع ليزر الإثارة الرنان. بالإشارة إلى العدسة التخطيطية ، موضع E2 بحيث يتم فصلها عن العدسة اللاكروية بمجموع الأطوال البؤرية.

أيضا ، قم بتعيين الفصل بين E1 و E2 ليكون مجموع الأطوال البؤرية. استخدم عارض الأشعة تحت الحمراء لمراقبة نمط الحيود على الشاشة الورقية أثناء ضبط ارتفاع العدسة E1. الهدف هو مراقبة هامش التداخل مرة أخرى. حرك E2 للأمام والخلف أثناء مراقبة الأطراف عن طريق تحريك E1 إلى اليسار واليمين.

ضع E2 في الموضع الذي تكون فيه المجموعات الهامشية بعيدة. أخيرا ، اضبط العدسة E1 بشكل جانبي لتختفي الأطراف أو يتم تصغيرها. قم بإزالة الشاشة واستمر في وضع العناصر البصرية المتبقية ومحاذاتها.

قم بتبريد العينة إلى 4.2 كلفن واستعد لقياس الطيف. يجب تكوين الجهاز كما هو الحال في هذا المخطط. قم بإثارة العينة باستخدام ليزر النيون الهيليوم وتوجيه التلألؤ الضوئي من العينة إلى مقياس الطيف.

من طيف الانبعاثات المقاس الناتج ، حدد ذروة الانبعاث بين 860 و 900 نانومتر. هذا يتوافق مع الانبعاث من طبقة الترطيب. للقياس التالي، قم بتغيير التكوين لاستخدام الكاميرا.

استخدم مرشح التمرير الطويل أمام الكاميرا لحجب ضوء النيون الهيليوم. أيضا ، قم بتشغيل ضوء الإضاءة. قم بتحريك العدسة L2 بشكل جانبي أثناء مراقبة صورة الكاميرا.

سيتم تحريك صورة العينة بواسطة حركة العدسة. توقف بعد تحديد موقع الحافة المشقوقة للعينة. الآن قم بتشغيل ليزر الإثارة الرنان مع ضبط الطول الموجي ليكون رنينا مع طبقة الترطيب.

على الكاميرا، حدد بقعة تشتت ساطعة عند الحافة المشقوقة للعينة. بعد ذلك ، اضبط الوضع الأفقي ل E1. الهدف هو مراقبة نمط خط من التلألؤ الضوئي على الكاميرا وزيادة شدته. ثم حرك E1 عموديا لتداخل الخط مع بقعة التلألؤ الضوئي الناتجة عن إثارة النيون الهيليوم.

مراقبة وتسجيل شدة التلألؤ الضوئي. اضبط العدسات E1 و E2 بشكل منهجي لزيادة الكثافة. قم بتغيير التكوين مرة أخرى لاستخدام مقياس الطيف.

قم بإعداده لمراقبة حيود الدرجة الأولى في مركز الطول الموجي للانبعاث لمجموعة النقاط الكمومية. بعد ذلك ، انتقل إلى ليزر الإثارة. اضبط تردده عبر نطاق الطاقة لمجموعة النقاط الكمومية.

راقب التلألؤ الضوئي المنبعث باستخدام كاميرا CCD المرفقة بمقياس الطيف. ستظهر النقطة الكمومية المتثارة بالرنين كقرص محاط بحلقات تعرف باسم نمط المنطقة. حدد نقطة كمومية ساطعة للعمل معها.

قم بزيادة شدة التلألؤ الضوئي للنقطة عن طريق ضبط الطول الموجي لليزر الإثارة الرنان. اضبط E1 بشكل جانبي و E2 محوريا لتحقيق أقصى قدر من الكثافة. هذه السلسلة من الصور مأخوذة من نقطة كمومية محايدة عند تفكيك مختلف كما هو موضح بالجيجاهرتز في الجزء العلوي من كل صورة.

للمقارنة ، هذه السلسلة مأخوذة من نقطة كمومية مشحونة عند تفجيرات مختلفة يشار إليها أيضا في الجزء العلوي من الصور. لا يمكن تحديد الحالة المشحونة باستخدام الطيف. يؤدي استخدام صور النقاط الكمومية المحايدة ودمج الكثافة داخل دائرة نصف قطرها أربعة بكسل من مركز الصورة إلى إنتاج الطيف.

هذا الطيف هو نتيجة إجراء مماثل مع صور النقاط الكمومية المشحونة ونصف قطر ستة بكسل. تمثل النقاط البرتقالية شدة الإثارة الضوئية الرنانة الطبيعية. المربعات الزرقاء هي بيانات من مجموعة الصور المقابلة.

هذه الصور مأخوذة من ثماني نقاط كمومية مختلفة بأطوال موجية رنين مختلفة تزداد بشكل رتيب من اليسار إلى اليمين. نمط قرص المنطقة المركزية مع الحلقات المحيطة هو الصورة النموذجية للنقطة الكمومية. تختلف أنصاف أقطار الحلقات والقرص بسبب الترابط بين الأطوال الموجية وزوايا الانبعاث لأوضاع التجويف.

بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة مع ضوء الليزر في دليل موجة العينة لأن المحاذاة حساسة للغاية ويجب أن يتم عنصر التكلفة في درجة حرارة الغرفة. بمجرد تحضير المكونات التجريبية ، يمكن إجراء المحاذاة في غضون ساعتين إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم مراقبة أطراف التداخل لوضع ليزر الإثارة بشكل صحيح ويعد التصوير عالي الجودة لسطح العينة أمرا بالغ الأهمية للسماح بمحاذاة مسارات الإثارة والكشف.

باتباع هذا الإجراء ، يمكن تعديل مسار الكشف ليشمل عناصر أخرى مثل محلل الاستقطاب أو مقياس تداخل Fabry-Perot القابل للضبط. مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال البصريات الكمومية ذات الحالة الصلبة لاستكشاف ظواهر الرنين في الهياكل الصفرية الأبعاد مثل النقاط الكمومية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تحقيق الإثارة الرنانة للنقطة الكمومية والكشف عن التألق المتزامن باستخدام أوضاع الإثارة والكشف المتعامدة.