Go to page
 

Bibliographic Metadata

Title
Quantum dot emitters in planar photonic crystal nanocavities
AuthorAl-Hmoud, Mohannad
ExaminerZrenner, Artur ; Meier, Cedrik
Published2013
Institutional NotePaderborn, Univ., Diss., 2013
Annotation
Tag der Verteidigung: 03.09.2013
LanguageEnglish
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-12285 
Files
Quantum dot emitters in planar photonic crystal nanocavities [44.33 mb]Zusammenfassung [20.46 kb]Abstract [18.78 kb]
Links
Reference
Classification
Abstract (German)

Die vorliegende Arbeit behandelt das Design, die Herstellung und Charakterisierung photonischer Kristall-Resonatoren mit eingebetteten InGaAs QDs. Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der H2 Kavität, die durch Entfernen von sieben Löchern im Zentrum eines hexagonalen 2D photonischen Kristalls gebildet wird. Zusätzlich wurden andere Resonatortypen, wie H1, L3 und L5 behandelt. Zur Optimierung der Güte und Berechnung der Modenverteilung wurde die Finite- Differenzen-Methode im Zeitbereich (FDTD) angewandt. Es konnte bestätigt werden, dass geschicktes Verzerren der Kristallstruktur um den Resonatrodefekt den Q-Faktor sehr stark erhöhen kann. Die QD-Proben wurden mit Molekularstrahlepitaxie gewachsen. Anschließend wurden photonische Kristalle mit Hilfe von Elektronenstrahllithografie und reaktivem Ionenätzen hergestellt. Der Fertigungsprozess wurde für GaAs photonische Kristall-Resonatoren hoher Qualität entwickelt und optimiert. Die Proben wurden mit der Photolumineszenz Methode bei kryogenen Temperaturen charakterisiert. Mit Hilfe polarisationsabhängiger Messungen konnten Resonatormoden anhand der Simulation identifiziert werden. Die experimentellen und theoretischen Ergebnisse stimmen gut überein. Abschließend wurden p-Schalen Rabi-Oszillationen am Quantenpunkt im photonischen Kristall-Resonator untersucht.

Abstract (English)

This thesis discusses the design, fabrication, and characterization of photonic crystal cavities with embedded InGaAs quantum dots. Cavities with different geometries are investigated, including H1, H2, L3 and L5. The main focus is on H2 type, consisting of a defect formed by omitting seven air holes in the center of a triangular lattice. The design and simulation of the cavities are performed by using the Finite-Difference Time-Domain method. It is found that by engineering the air holes surrounding the cavity, the quality factor can be increased significantly by the gentle mode confinement method. The quantum dot samples are grown by using molecular beam epitaxy technique. Then, the photonic crystals are produced by using electron beam lithography and etching techniques. The fabrication process is developed and optimized in order to obtain high quality GaAs photonic crystal membranes. The cavities are characterized by using photoluminescence technique at low temperature. Polarization-dependent measurements are also performed in order to identify the cavity modes. The results are in good agreement with our theoretical calculations. Finally, the p-shell Rabi oscillations of a single quantum dot in a modified H2 photonic crystal cavity are investigated.