WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

подход и для которого возможна оценка параметров, При генерации носителей в полупроводнике вклад в определяющих величину экситонного коэффициента по- затухание поляритонов помимо рассмотренных процесглощения. сов могут вносить также процессы ухода поляритонов Физика твердого тела, 1997, том 39, № Рассеяние света электронами в области экситонного поглощения GaAs Рис. 5. Энергетическая диаграмма процессов, ответственных за затухание поляритонов. Сплошными линиями представлены дисперсионные кривые поляритонов, а пунктиром — параболы, соответствующие зоне проводимости.

в другие состояния за счет непосредственного рассеяния (1), (3), взяв величину групповой скорости на энергии, поляритонов на носителях. В первом приближении вели- соответствующей максимуму поглощения. В результате чина соответствующего затухания может быть оценена получаем n = 1.5 · 1013 cm-3. Это вполне разумное как вероятность рассеяния экситона (без учета поляри- значение концентрации для использованных нами интентонных эффектов) на носителях [7,18] сивностей накачки. Для Iex = 5W/cm2 такая концентрация электронов соответствует времени жизни свободных =20 axn/m, (3) электронов, равному = 1 · 10-11 s. Это время заметно меньше величины, использованной нами ранее для толгде ax — боровский радиус экситона, n и m — констого образца. Такое уменьшение обусловлено, очевидно, центрация и эффективная масса носителя. Формула (3) увеличением влияния поверхностной рекомбинации на показывает, что эффективность взаимодействия возраставремя жизни в тонком образце.

ет с увеличением боровского радиуса и уменьшением Таким образом, приведенные оценки разумно соглаэффективной массы носителя. В GaAs боровский радиус суются с предположением о том, что наблюдаемые при экситона доволно велик (ax = 14 nm), а эффективная генерации носителей изменения в спектре поглощения масса электрона мала (me = 0.06m0), она существенно обусловлены экситон-электронным рассеянием.

меньше эффективной массы дырки (mh = 0.5m0). Это приводит к эффективному взаимодействию экситонной и Веским доводом в пользу того, что наблюдаемые в электронной подсистем в GaAs, наблюдавшемуся ранее эксперименте изменения спектров экситонного поглощев особенностях временной кинетики экситонной лю- ния связаны с экситон-электронным рассеянием, а не минесценции примерно при таких же интенсивностях с процессами взаимодействия экситонов с фононами и фотовозбуждения [6,8], которые использованы нами для примесями, является и то, что ни один из этих продополнительной подсветки. цессов не может объяснить возникновение длинноволОценим, каким концентрациям электронов соответ- нового хвоста излучения, появляющегося при генерации ствует измеренное значение, если предположить, носителей. В то же время в рамках модели экситончто оно полностью обусловлено экситон-электронным электронного рассеяния появление хвоста находит естевзаимодействием. Для этого воспользуемся формулами ственное объяснение.

Физика твердого тела, 1997, том 39, № 1016 С.О. Когновицкий, В.В. Травников, Я. Аавиксоо, И. Рейманд Схематически процессы рассеяния, приводящие к Авторы признательны Л.М. Федорову за предоставленобразованию хвоста, представлены на рис. 5, b. На этом ные для исследований сверхчистые кристаллы GaAs и рисунке для наглядности начальная точка для процесса Н.Д. Ильинской за изготовление тонких образцов.

рассеяния в зоне проводимости и начальная точка на Работа выполнена при поддержке Российского фонда нижней поляритонной ветви совмещены в точке i. В фундаментальных исследований и Международного насвязи с тем, что в силу закона сохранения энергии учного фонда.

знаки изменения энергии поляритонов и электронов противоположны, ось кинетической энергии электронов на рисунке направлена вниз. Рис. 5, b ясно показывает, Список литературы что в результате взаимодействия с электронами поляри[1] J. Shah, R.F. Leheny, W. Wiegmann. Phys. Rev. B16, 4, тоны могут непрерывным образом заселять состояния в (1977).

области существенно ниже резонанса, формируя таким [2] C.V. Shank, R.L. Fork, R.F. Leheny, J. Shah. Phys. Rev. Lett.

образом хвост линии поляритонной люминесценции. По42, 2, 112 (1979).

скольку заселение участков в области ниже резонанса [3] G.W. Fehrenbach, W. Schafer, J. Treusch, R.G. Ulbrich. Phys.

происходит за счет рассеяния поляритонов, скапливаюRev. Lett. 49, 17, 1281 (1982).

щихся в области резонанса, кинетика излучения поля[4] K. Aoki, T. Kinugasa, K. Yamamoto. Phys. Lett. 72A, 1, ритонов в различных участках длинноволнового хвоста (1979).

должна быть примерно одинаковой, что и наблюдается в [5] E. Gobel, K.L. Shaklee, R. Epworth. Solid State Commun. 17, эксперименте. 9, 1185 (1975).

[6] J. Aaviksoo, I. Reimand, V.V. Rossin, V.V. Travnikov. Phys.

В [6,7] показано, что электрон-экситонное рассеяние Rev. B45, 3, 1473 (1992).

может приводить к существенному гашению поляритон[7] Я. Аавиксоо, И. Рейманд, В.В. Россин, В.В. Травников. ФТТ ной люминесценции на ранних стадиях энергетической 36, 5, 1470 (1994).

релаксации горячих электронов. На рис. 5, b этому со[8] Ю.В. Жиляев, Г.Р. Маркарян, В.В. Россин, Т.В. Россина, ответствуют процессы, представленные в верхней части В.В. Травников. ФТТ 28, 9, 2688 (1986).

рисунка. Эти процессы сопровождаются охлаждением [9] W.L. Bloss, E.S. Koteles, E.M. Brody, B.J. Sowell, J.P. Salerno, электронов и разогревом экситонной подсистемы. За J.V. Cormly. Solid State Commun. 54, 1, 103 (1985).

формирование длинноволнового хвоста поляритонного [10] Э.И. Рашба. ФТП 8, 7, 1241 (1974).

излучения отвечает обратный процесс–разогрев электро[11] А.В. Варфоломеев, Р.П. Сейсян, Ю.Л. Шелехин. ФТП 10, нов и охлаждение экситонной подсистемы (нижняя часть 6, 1063 (1976).

рисунка). Несмотря на то что этот обратный процесс [12] W.C. Tait. Phys. Rev. B5, 2, 648 (1972).

[13] M. Matsushita, I. Wicksted, H.Z. Cummins. Phys. Rev. B29, весьма заметно проявляется в наблюдаемых спектрах 6, 3362 (1984).

люминесценции, основное влияние на величину экситон[14] W.C. Tait, R.L. Weiher. Phys. Rev. 178, 3, 1404 (1969).

ного затухания оказывает, очевидно, процесс разогрева [15] В.В. Травников, В.В. Криволапчук. ЖЭТФ 85, 12, экситонной подсистемы, поскольку плотность конечных (1983).

состояний для этого процесса существенно превышает [16] J. Shah. Sol. State Electron. 21, 1, 43 (1978).

плотность фотоноподобных состояний в области ниже [17] В.В. Травников, В.В. Криволапчук. ФТТ 28, 4, 1210 (1986).

резонанса.

[18] R.C.C. Leite, J. Shah, J.P. Gordon. Phys. Rev. Lett. 23, 23, Эффекты экситон-электронного рассеяния играют, по1332 (1969).

видимому, существенную роль и при больших плотностях возбуждения, когда влияние на спектр экситонного поглощения оказывают эффекты экранирования [1–3].

Экранирование уменьшает энергию связи экситона, приводя к увеличению его боровского радиуса, что наряду с увеличением концентрации электронов приводит к увеличению вероятности экситон-электронного рассеяния.

Таким образом, в отличие от ранее выполненных экспериментов при подсветке фотонами, создающими носители, обнаружено существенное уменьшение пропускания света в области основного экситонного состояния кристаллов GaAs. Наблюдаемый эффект объясняется ростом величины затухания экситонов за счет их рассеяния на электронах. Отличие от выполненных ранее экспериментов связано с тем, что в использованном диапазоне интенсивностей подсветки в наших сверхчистых образцах для основного состояния реализуется поляритонный подход, в котором увеличение затухания приводит к росту коэффициента поглощения.

Физика твердого тела, 1997, том 39, №

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.