論文の概要: Laser Cooling of Germanium Semiconductor Nanocrystals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.04833v1
- Date: Wed, 13 Jan 2021 02:04:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-15 17:47:11.697636
- Title: Laser Cooling of Germanium Semiconductor Nanocrystals
- Title（参考訳）: ゲルマニウム半導体ナノ結晶のレーザー冷却
- Authors: Manuchehr Ebrahimi, Wei Sun, Amr S. Helmy, Nazir P. Kherani
- Abstract要約: アンチストークスフォトルミネッセンス(英語版)は凝縮媒体でうまく実現されている。
高強度では、格子温度50Kのレーザー冷却が推定される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.329292456388869
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Laser cooling of matter through anti-Stokes photoluminescence, where the
emitted frequency of light exceeds that of the impinging laser by virtue of
absorption of thermal vibrational energy, has been successfully realized in
condensed media, and in particular with rare earth doped systems achieving
sub-100K solid state optical refrigeration. Studies suggest that laser cooling
in semiconductors has the potential of achieving temperatures down to ~10K and
that its direct integration can usher unique high-performance nanostructured
semiconductor devices. While laser cooling of nanostructured II-VI
semiconductors has been reported recently, laser cooling of indirect bandgap
semiconductors such as group IV silicon and germanium remains a major
challenge. Here we report on the anomalous observation of dominant anti-Stokes
photoluminescence in germanium nanocrystals. We attribute this result to the
confluence of ultra-high purity nanocrystal germanium, generation of high
density of electron-hole plasma, the inherent degeneracy of longitudinal and
transverse optical phonons in non-polar indirect bandgap semiconductors, and
commensurate spatial confinement effects. At high laser intensities, laser
cooling with lattice temperature as low as ~50K is inferred.
- Abstract（参考訳）: 熱振動エネルギーの吸収により光の放射周波数が衝突レーザのそれを超える反ストークス発光による物質のレーザー冷却は、凝縮媒体、特に100K以下の固体光冷凍を実現する希土類ドープ系において成功している。
半導体のレーザー冷却は、温度を10kまで下げる可能性があり、その直接統合によってユニークな高性能ナノ構造半導体デバイスが導かれることが示唆されている。
ナノ構造II-VI半導体のレーザー冷却は近年報告されているが、IV族シリコンやゲルマニウムなどの間接バンドギャップ半導体のレーザー冷却は大きな課題である。
本稿では,ゲルマニウムナノ結晶における抗ストークス発光の異常な観察について報告する。
この結果は,超高純度ナノ結晶ゲルマニウムの結合,電子ホールプラズマの高密度化,非極性間接バンドギャップ半導体における縦・横光フォノンの固有縮退,空間閉じ込め効果に起因している。
高レーザ強度では、50k以下の格子温度のレーザー冷却を推定する。
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