WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

вости однородного распределения экситонов, был предЗависимость описывается прямой линией, пересекающей ложен в работе [23]. Неустойчивость связана с увелиось абсцисс при значении температуры, при которой чением скорости релаксации экситонов, обусловленным интенсивность излучения равна нулю для данной накач- бозевской статистикой экситонов. Ускорение релаксации ки, т. е. при температуре, для которой данная накачка может привести к накоплению экситонов на нижайшем является пороговой. Такое поведение интенсивности уровне и к неустойчивости однородного распределения люминесценции совпадает с эмпирической формулой, экситонов по отношению к образованию периодических полученной из анализа эксперимента в работах [5,13], структур. Однако предложенная в [23] модель дает более низкие значения температуры (и, соотетственно, более T IT 1 -. (31) высокие значения плотности экситонов), чем те, при Tc которых наблюдается конденсация на эксперименте. Это отмечается в работе [23].

Рис. 5 показывает найденную из (19), (29) и (30) Сделаем еще одно замечание. Одним из подтверждезависимость интенсивности люминесценции от накачки при фиксированной температуре. При малых накачках ний наличия релаксации, стимулированной бозевским она является сверхлинейной. Такое поведение люминес- характером статистики экситонов, в работе [23] является ценции наблюдалось в [13]. При больших накачках на интерпретация экспериментов по кинетике экситонной Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. Конденсация экситонов в квантовых ямах: температурные эффекты источник некоторое время остается прежним. Поэтому наблюдается скачок плотности экситонов и, следовательно, люминесценции. Можно привести несколько цепочек процессов, для которых возможно появление скачка излучения при выключении импульса света. Перечислим некоторые из них. A) Непрямые экситоны создаются релаксацией прямых экситонов, а прямые экситоны возникают при рекомбинации электронов и дырок, создаваемых светом. B) Непрямые экситоны рождаются непосредственно при рекомбинации электронов и дырок в яме и могут рекомбинировать с прямыми экситонами в яме и носителями вне ямы, которые непосредственно создаются светом. C) В системе после возбуждения Рис. 6. Зависимость плотности непрямых экситонов от светом происходит быстрое связывание носителей в времени в кинетической модели, учитывающей Оже-проэкситоны уже вне ямы; экситоны захватываются ямой цессы и определяемой системой уравнений (31)-(34) сначала в виде прямых экситонов, а затем релаксируют в при следующих значениях параметров: ex = 10-7 s, d = непрямые; непрямые экситоны могут рекомбинировать с = 10-9 s, d,ind = 6.7 · 10-10 s, e,h = 10 cm2s-1, e,d = h,d экситонами вне ямы. D) Наконец, экситоны могут разру= e,ind = h,ind = 0.25 cm2s-1, d,ind = 0.025 cm2s-1. Длительность импульса равна 16 ns, форма импульса определяется шаться светом непосредственно с переходом электрона кривой 3. Кривая 1 соответствует интенсивности накачки и дырки в состояния с большими волновыми векторами 1.5 · 105 cm-2s-1, кривая 2 —интенсивности 1.5 · 104 cm-2s-1.

и в более высокие зоны. Для примера рассмотрим цепочку, описываемую случаем A, ne = G(t) - e,hnenh - e,dnend - e,indnenind, (32) люминесценции в двумерной системе при импульсt ном возбуждении лазером [24,25]. В работах [24,25] nh наблюдался резкий скачок интенсивности экситонной = G(t) - e,hnenh - h,dnhnd - h,indnhnind, (33) люминесценции, возникающий после окончания дей- t ствия импульса. Затем интенсивность излучения спадает nd = e,hnenh - e,dnend - h,dnhnd со временем. Скачок наблюдался только при мощных t импульсах. Этот скачок интерпретируется как резуль- nd(1/d + 1/d,ind) - d,indndnind, (34) тат индуцированной релаксации экситонов в состояние с E = 0, происходящей при понижении температуры nind = nd/d,ind - e,indnenind - h,indnhnind после выключения импульса накачки, и связывается с t бозевской статистикой экситонов. Если в работе [25] - nind/ex - d,indndnind, (35) скачок наблюдается при температурах ниже температуры вырождения (при T 0.05 K) и, как показали расчегде ne, nh, nd, nind — концентрации электронов, дырок, ты [25], может быть реализован, то наблюдаемый в [24] прямых и непрямых экситонов соответственно; i, j — скачок интенсивности при температурах (T < 15 K), вероятность рекомбинации частиц типа i и j; d — время значительно больших температуры вырождения, трудно жизни прямых экситонов; d,ind — время релаксации объяснить квантовой статистикой экситонов. Покажем, прямого экситона в непрямой.

что этот эффект может быть объяснен различного типа На рис. 6 представлена зависимость плотности эксиОже-процессами, происходящими в системе при больтонов от времени при разной мощности накачек G(t), шой мощности облучения.

имеющих вид прямоугольного импульса. Видно налиПосле поглощения света кристаллом в системе происчие скачка в плотности экситонов после выключения ходит цепочка процессов, результатом которых является накачки при больших мощностях накачки. Автором рассоздание непрямых экситонов, излучение которых и смотрена также кинетика для всех перечисленных выше наблюдается на эксперименте. Непрямые экситоны, возцепочек рождения непрямых экситонов (A, B, C, D), и во никающие в результате процесса, последнего в цепочке всех случаях при определенных параметрах появляется их создания, могут исчезать вследствие Оже-процессов скачок плотности экситонов при больших мощностях при столкновении с частицами (квазичастицами), участ- облучения. Ввиду разнообразия возможных процессов и вующими в предшествующих процессах этой цепочки и отсутствия данных о многих параметрах, зависимости непосредственно создаваемыми светом. После выключе- каналов процессов от системы и способа облучения ния света эти частицы исчезают значительно быстрее, (в частности, частоты фотона) невозможно описать сичем частицы, участвующие в создании непрямых эксито- стему детально. Однако тот факт, что скачок плотности нов непосредственно. Таким образом, после выключения появляется при многих каналах создания непрямых импульса время жизни экситонов увеличивается, а их экситонов, реализуется для широкой области изменения 10 Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. 1876 В.И. Сугаков параметров, а также тот факт, что скачок эксперимен- [15] V.I. Sugakov, G.V. Vertsimakha. J. Phys. Condens. Matter 13, 5635 (2001).

тально наблюдался в [24] до температур порядка 15 K, [16] R.N. Silver. Phys. Rev. B 11, 1569 (1975).

когда экситонный газ явно невырожден, свидетельствует [17] R.M. Westervelt. Phys. Stat. Sol. (b) 74, 727 (1976).

о том, что он может быть обусловлен Оже-процессами [18] В.С. Багаев, Н.В. Замковец, Л.В. Келдыш, Н.Н. Сибельдин, в системе экситонов, а не ускорением релаксационВ.А. Цветков. ЖЭТФ 70, 1501 (1976).

ных процессов, стимулированным квантовым характе[19] В.И. Сугаков. ФТТ 21, 562 (1986).

ром статистики экситонов.

[20] V.I. Sugakov. Phase Transition 75, 953 (2002).

[21] V.I. Sugakov. Solid State Commun. 106, 705 (1998).

[22] A. Ishikawa, T. Ogawa, V. Sugakov. Phys. Rev. B 64, 144 6. Заключение (2001).

[23] L.S. Levitov, B.D. Simons, L.V. Butov. Phys. Rev. Let. 94, В работе представлены расчеты зависимости ин176 404 (2005).

тенсивности излучения непрямых экситонов высокой [24] L.V. Butov, A. Imagoglu, A.V. Mintsev, K.L. Campman, плотности в двойных квантовых ямах от температуры A.C. Gossard. Phys. Rev. B 59, 1625 (1999).

и интенсивности накачки в модели, в которой кон- [25] L.V. Butov, A.L. Ivanov, A. Imagoglu, R.B. Littlewood, денсированная фаза состоит из отдельных островков. A.A. Shashkin, V.T. Dolgopolov, K.L. Campman, A.C. Gossard. Phys. Rev. Lett. 86, 5608 (2005).

Конденсированная фаза характеризуется несколькими параметрами — энергией конденсации на один экситон, поверхностной энергией и плотностью экситонов в конденсированной фазе. Полученные зависимости качественно совпадают с соответствующими зависимостями, наблюдаемыми на эксперименте. Представленная теория не предполагает появления бозе-эйнштейновской конденсации экситонов, хотя статистика Бозе для экситонов внутри островка может играть роль при формировании величин указанных выше параметров островка конденсированной фазы, входящих в теорию. Также статистика Бозе может быть важна для объяснения сильного сужения полос излучения света из конденсированной фазы.

Список литературы [1] S.A. Moskalenko, D.W. Snoke. Bose-Einstein Condensation of Excitons and Biexcitons and Coherent Nonlinear Optics with Excitons. Cambridge University Press, Cambridge, England (2000).

[2] Л.В. Келдыш. Тр. IX Междунар. конф. по физике полупроводников. Наука, М. (1969). Т. 2. 1364 с.

[3] Т. Райс, Дж. Хенсен, Е. Филипс, Г. Томас. Электроннодырочная жидкость в полупроводниках. Мир, М. (1980).

[4] K.F. O’Hra, J.P. Wolfe. Phys. Rev. B 62, 12 909 (2000).

[5] А.В. Ларионов, В.Б. Тимофеев, П.А. Ни, С.В. Дубонос, И. Хвам, К. Соеренсен. Письма в ЖЭТФ 75, 689 (2002).

[6] А.А. Дремин, А.В. Ларионов, В.Б. Тимофеев. ФТТ 46, (2004).

[7] L.V. Butov, A.C. Gossard, D.S. Chemla. Nature 418, (2002).

[8] D. Snoke, S. Donev, Y. Liu, L. Pfeiffer, K. West. Nature 418, 754 (2002).

[9] L.V. Butov, L.S. Levitov, A.V. Mintsev, B.D. Simons, A.C. Gossard, D.S. Chemla. Phys. Rev. Lett. 92, 117 (2004).

[10] R. Rapaport, Chen Yang, D. Snoke, H. Simon Steven, Loren Pfeiffer, Ken West, Y. Liu, S. Denev. Phys. Rev. Lett. 92, 117 405 (2004).

[11] V.I. Sugakov. Solid State Commun. 134, 63 (2005).

[12] В.И. Сугаков. ФТТ 46, 1455 (2004).

[13] В.Б. Тимофеев. УФН 125, 315 (2005).

[14] Е.Ю. Лозовик, О.Л. Берман. ЖЭТФ 111, 1879 (1997).

Физика твердого тела, 2006, том 48, вып.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 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.