Ultrarychlá generace anizotropní populace elektronů ve vodivostním pásu polovodičů

Abstract

The thesis is devoted to a possible implementation of a new concept of electronics, the so-called valley-tronics, on an experimental optical setup. The aim is the construction of this setup that enables the study of the generation and detection of anisotropic distribu- tion of electrons in conduction band of diamond by means of interaction with ultrashort laser pulses. After understanding the topic, an optical setup based on an extended pump and probe method is assembled. The first pulse excites the electron population. A second pulse arriving with a given time delay accelerates the electrons and generates an aniso- tropic population in the conduction band. The generated anisotropy is measured by the third, probe pulse, with which the polarization anisotropy of the transient absorption is detected. As a part of the thesis, preliminary measurements are evaluated and the depen- dence of the relaxation time of valley polarization in diamond on the setup parameters is interpreted. This valley polarization could be used in the aforementioned valley-tronics, in which information would not be carried by charge, but by the electron valley number.

Práce se věnuje možné realizaci nového konceptu elektroniky, tzv. valley-troniky, na experimentálním optickém uspořádání. Cílem je stavba tohoto uspořádání, které umožní studium generace a detekce anizotropního rozložení elektronů ve vodivostním pásu dia- mantu pomocí interakce s ultrakrátkými laserovými pulzy. Po seznámení se s prob- lematikou je sestaven optický setup založený na rozšířené metodě excitace a sondování. První pulz vyexcituje populaci elektronů. Druhý pulz přicházející s daným časovým zpožděním urychluje elektrony a generuje anizotropní populaci ve vodivostním pásu. Generovaná anizotropie je měřena třetím, sondovacím pulzem, u nějž je detekována polar- izační anizotropie přechodné absorpce. V rámci práce jsou vyhodnocena úvodní měření a je interpretována závislost relaxační doby údolní polarizace v diamantu na parametrech experimentu. Údolní polarizace by mohla být využitelná ve zmíněné valley-tronice, kdy by nosičem informace nebyl náboj, ale údolní číslo elektronu.