LSM

Laboratorio di Spettroscopia Modulatoria

L’attività di ricerca del laboratorio di spettroscopia modulatoria riguarda lo studio della risposta ottica di sistemi di semiconduttori III-V a dimensionalità ridotta, fabbricati con tecniche di crescita epitassiale (MBE). Tali eterostrutture, di per sè interessanti dal punto di vista fondamentale, hanno recentemente acquistato una particolare importanza anche per le loro applicazioni nel campo della microelettronica e della optoelettronica.

Le tecniche modulative utilizzate sono la Fotoriflettanza e la Termoriflettanza, metodi diagnostici non distruttivi che si sono dimostrati particolarmente efficaci nella caratterizzazione di sistemi a multistrato.
I sistemi di semiconduttore a dimensionalità ridotta studiati e in corso di analisi sono:
buche quantiche multiple di In_xGa_1-xAs-GaAs;
fili quantici a stress indotto di Al_xGa_1-xAs-GaAs-In_xGa_1-xAs
bulk, leghe e buche quantiche di GaSb/Al_xGa_1-xSb;
self-assembled quantum dots di InAs su GaAs.

In figura viene rappresentato lo schema dell’apparato sperimentale, che permette di applicare entrambe le tecniche di modulazione con la stessa configurazione.
La strumentazione comune comprende: una lampada al tungsteno da 100 W come sorgente della radiazione;
un monocromatore Jobin Yvon (focale 250 nm, reticolo di 600/1200 righe/mm, dispersione di 15 Å, blazed a 1 µm);
un amplificatore Lock-in Stanford Research Systems DSP 850;
rivelatori fotodiodi di Silicio (intervallo di risposta 0.3 - 1.2 µm) e di InGaAs (intervallo di risposta 0.8 - 1.9 µm);
un personal computer di controllo della strumentazione e di acquisizione dati con il LabWindows.
Per quanto riguarda la Fotoriflettanza, la modulazione del campo elettrico nativo è ottenuta mediante un laser He-Ne (6328 Å, 5mW di potenza), modulato meccanicamente ad un frequenza di 220 Hz. La dimensione dello spot della luce laser sul campione è di circa 1 mm², mentre quella del fascio di sonda proveniente dal monocromatore è di circa 0.5 mm² . Il campione è montato all'interno di un microcriostato MMR-technologies, funzionante ad azoto gassoso secondo l'effetto Joule-Thomson, che permette di raggiungere la temperatura di 78 K.
La Termoriflettanza viene realizzata grazie allo stesso microcriostato, in quanto un controllore programmabile di temperatura permette di variare ciclicamente la temperatura; le frequenze tipiche di modulazione sono di 80 - 100 mHz. Il sistema criogenico è connesso ad un sistema da vuoto (costituito da una pompa rotativa, un pompa turbomolecolare e due trappole di azoto liquido) che permette di raggiungere delle pressioni di 10^-8 mbar all'interno della camera del campione.

AVVISO per gli studenti di Fisica:
Si assegnano tesi sperimentali sulla fisica dei sistemi di semiconduttore a dimensionalità ridotta (quantum wells, quantum wires, quantum dots) con particolare riferimento agli effetti della composizione, dello strain e del confinamento quantistico sulle proprietà ottiche di eterostrutture III-V.

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Ultima revisione: 10/08/98
Autore: M. Geddo