WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, № 22 Д.В. Василенко, Н.В. Лукьянова, Р.П. Сейсян Феноменологические параметры некоторых линий магнитооптического поглощения GaAs, полученные путем подгонки функции Фано к экспериментальным данным Emax, эВ Emax, эВ Поляризация Переход q, эВ эксперимент теория RCP a- (2) ac (1) 1.5386 1.5387 -4.38 3.9 · 10-RCP a- (3) ac (2) 1.5537 1.5538 -4.10 3.5 · 10-LCP b+ (0) bc (1) 1.5457 1.5458 -3.18 4.1 · 10-LCP b+ (1) bc (2) 1.5662 1.5674 -3.57 4.2 · 10-вательность дискретных линий, квазиконтинуума, состо- экспериментальную, демонстрирует рис. 3. Как следует ящего из слившихся дискретных состояний, и истинного из рассмотрения таблицы и рис. 3, достигается хорошее континуума, подчиняющегося обратной корневой зави- соответствие, особенно если учесть, что не участвующие симости от энергии кванта. На рис. 2 мы изобразили во взаимодествующей системе серии линий от переходов предполагаемую картину наложения первых двух серий других типов создают заметную помеху. Это видно на ДЭ для переходов b+ (-1) bc (0) и b+ (0) bc (1), доми- примере более слабых экспериментальных максимумов нирующих в начале LCP-спектра. Здесь же приводится как слева, так и справа от анализируемой на рис. 3 линии схема изменений в спектре, являющихся следствием эф- поглощения. Полученные данные позволяют уточнить фекта Фано. Схема максимально приближена к реально ”истинное” положение линий, которое оказывается сменаблюдаемой картине LCP-спектра, в которой дискрет- щенным на 0.1 1.2 мэВ к большим энергиям, а также ные уровни ДЭ, принадлежащие состоянию b+ (0) bc (1), оценить полуширину линий как 0.35 0.42 мэВ и перекрываются континуумом состояния b+ (-1) bc (0).

установить фактор асимметрии -q.

Для локального моделирования экспериментальных данных мы использовали феноменологическую функцию 5. Обсуждение полученных Фано в следующем виде:

результатов [(E - )/) - q]f (E) =, (2) 1 +[(E - )/]Анализ полученных результатов вынуждает признать идеи, высказанные в работах [5] и [6] относительно нагде — энергия соответствующего резонанса, а — блюдавшейся в кристаллах GaAs формы линий поглощеширина линии. Параметры резонансов Фано, полученния ДЭ, недостаточно состоятельными. Действительно, ные в результате подгонки, мы приводим в таблице, эффект наблюдается как для переходов тяжелой дырки, а форму линий, феноменологическую (подгоночную) и так и для легкой, что не позволяет развивать идеи [5], связанные с областью отрицательной эффективной массы одной из систем уровней Ландау тяжелой дырки (b- ). Не проходит также объяснение, основанное -3/на возможности туннелирования в состоянии ДЭ под действием электрического поля (эффект типа Келдыша– Франца, рассмотренный для экситонных состояний впервые Меркуловым и Перелем [14]), как по причине относительной малости областей приповерхностного поля в наших образцах (согласно [9], в образцах, использованных в настоящей работе, 2dsc/d < 10%), так и в силу того, что ”пилообразная” форма линий, которая хорошо наблюдается на всем протяжении спектров при h > Eg(B), нисколько не наблюдается на первой линии магнитооптических спектров, не имеющей фона непрерывных состояний.

Таким образом, следуя результатам, описываемым в предыдущем разделе, можно признать, вслед за [7], наблюдаемую в спектрах магнитопоглощения форму линий Рис. 3. Пример численной подгонки формы линии при помощи следствием эффекта Фано. Заметим, что эффект Фано функции Фано. Точки соответствуют экспериментальным даннаблюдался в магнитооптических спектрах поглощения ным, заключенным в прямоугольник III на рис. 1, b (переход на десятках спектральных линий еще в исследованиb+ (0)bc (1)), сплошная кривая — подгонка по формуле (2) с параметрами, приведенными в таблице. ях [4, 5], но не был соответствующим образом интерФизика и техника полупроводников, 1999, том 33, № Эффект Фано в спектрах магнитопоглощения арсенида галлия претирован. Интересно, что, по-видимому, этот эффект то же время магнитное поле только уменьшает диссипаимеет место также и в магнитопоглощении других мате- тивное затухание, способствуя ”возгоранию” линий. Это риалов, при условии использования образцов высокого обстоятельство, по-видимому, поддерживается фактом совершенства, например, в InP [3] и в CdTe [15]. В наблюдения множества узких линий в спектрах, снятых [16] было продемонстрировано гашение эффекта Фано при относительно слабых полях B = 2 3Тл, когда в в магнитооптических спектрах возбуждения люминес- интервал 2 LO помещается много магнитооптических ценции GaAs в результате взаимодействия электронов переходов, вплоть до lc = 15-20.

и дырок с продольными оптическими фононами. При Поляритонная природа линий дискретного спектра увеличении магнитного поля, когда достигается равенприводит к нарушению их количественного соотношения ство расстояния между соседствующими электронными с дискретным спектром. В то время как интенсивность уровнями Ландау с энергией продольного оптического состояний континуума вполне определяется силой осфонона, поляронное взаимодействие становится резоциллятора переходов, площадь дискретных линий являнансным, наблюдается антипересечение уровня с кванется лишь мерой реального диссипативного затухания, товым числом Ландау lc с виртуальным уровнем lc-1, возрастая с ростом вплоть до достижения уровня c, смещенным относительно начала координат на LO.

и затем уже остается постоянной и соответствующей При этом в зависимости и |q| от магнитного поля силе осциллятора состояния. Рост силы осциллятора наблюдается отчетливо выраженная особенность: они в магнитном поле при возможности одновременного растут, устремляясь к бесконечности, а форма линии уменьшения действующего приводит к отодвиганию становится близкой к лоренцевой, теряя ”пилообразный” критической границы = c(B) — для наблюдехарактер. Аналогичное поведение можно усмотреть в ния экситон-поляритонных эффектов с пространственрезультатах работ [12, 17], где эффекты взаимодействия ной дисперсией — в сторону больших.

с продольным оптическим фононом были подробно исТаким образом, мы можем констатировать возможследованы на образцах GaAs очень высокого качества, а ность участия в наблюдаемых явлениях поляритонных также в нашем эксперименте. Эффект Фано оказывается эффектов диамагнитного экситона. Их роль достойна весьма универсальным явлением и его, как выясняется, дальнейшего внимательного изучения. При помощи магвозможно наблюдать также в спектрах фотоионизации нитного поля оказывается возможной симуляция попримесей (см. [18]) и в квазидвумерных структурах с ведения одномерного поляритона, притом в условиях относительно широкой квантовой ямой [19]. В послед(по уровню действующего диссипативного затухания ), нем случае может наблюдаться инверсная форма линии практически недостижимых для выращенных одномерс положительным знаком величины q для запрещенного ных гетероструктур: в силу как влияния гетерограниц, перехода LH3E1. Абсолютное значение q растет с так и внутренних дефектов, наряду с близлежащими увеличением магнитного поля, приводя к исчезноведефектами барьеров и неоднородным (геометрическим) нию интерференции Фано и к симметризации линий уширением.

в результате дискретизации континуума (в геометрии Фарадея).

Отметим, однако, одно выясняющееся новое обстоятельство. Все описываемые явления наблюдаются, по- 6. Заключение видимому, главным образом в образцах с поляритонным поведением дискретных линий экситона, когда < c Показана существенная роль эффекта Фано в формии, соответственно, существенны эффекты пространственровании линий спектра магнитопоглощения GaAs. Она ной дисперсии. Включение магнитного поля сохраняет прослежена на примерах более раннего наблюдения поляритонные свойства по крайней мере за первой семагнитооптических спектров GaAs, регистрировавшихся рией диамагнитного экситона. Это демонстрирует тот как без выполнения условия сильного поля по Эллиоту и факт, что интенсивность первой линии магнитопоглоЛудону, так же как и при соблюдении этого условия. Укащения не только не возросла, как это следовало бы, зано на вероятность присутствия последствий эффекта в связи с магнитным увеличением силы осциллятора Фано в магнитооптических спектрах других материалов перехода, но даже понизилась в магнитном поле. Наи, таким образом, на определенную универсальность блюдая за поведением полуширины линий, принадлеэтого явления. В то же время обращается внимание на жащих более высоким энергетическим состояниям для участие экситон-поляритонных процессов в наблюдаебольших значений числа Ландау lc 1, мы можем мых эффектах и их возможную самостоятельную роль, полагать, что это остается возможным вплоть до энергий которая требует дальнейшего изучения.

h

Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, № 24 Д.В. Василенко, Н.В. Лукьянова, Р.П. Сейсян Список литературы [1] R.P. Seisyan, B.P. Zakharchenya. In: Landay Level Spectroscopy, Ed. by E.I. Rashba and G. Landwehr (North– Holland, 1991) p. 345.

[2] Л.М. Канская, С.И. Кохановский, Р.П. Сейсян, Ал.Л. Эфрос. ФТП, 15, 1854 (1981).

[3] С.И. Кохановский, Ю.М. Макушенко, Р.П. Сейсян, Ал.Л. Эфрос, Т.В. Язева, М.А. Абдуллаев. ФТТ, 13, (1991).

[4] Р.П. Сейсян, М.А. Абдуллаев, Б.П. Захарченя. ФТП, 7, (1973).

[5] Р.П. Сейсян. Спектроскопия диамагнитных экситонов (М., Наука, 1984).

[6] Б.С. Монозон, Р.П. Сейсян, В.И. Карпов, ФТП, 9, (1975); Б.С. Монозон. ФТТ, 18, 475 (1976).

[7] S. Glutsch, U. Seigner, M.-A. Mycek, D.S. Chemla. Phys. Rev., 50, 170 (1994).

[8] V.A. Kosobukin, R.P. Seisyan, S.A. Vaganov. Semicond. Sci.

Technol. 8,1235 (1993).

[9] G.N. Aliev, N.V. Luk’yanova, R.P. Seisyan, M.R. Vladimirova, H. Gibbs, G. Khitrova. Phys. St. Sol. (a), 164, 193 (1993).

[10] Л.П. Никитин, И.Б. Русанов, Р.П. Сейсян, Ал.Л. Эфрос, Т.В. Язева. ФТП, 16, 1377 (1982).

[11] C.R. Pidgeon, R.N. Brown. Phys. Rev., 146, 575 (1966).

[12] W. Becker, B. Gerlach, T. Hornung, R.G. Ulbrich. Proc. 18th Int. Conf. Phys. Semicond. (Stockholm, Sweden, 1996) v. 2, p. 1713.

[13] U. Fano. Phys. Rev., 124, 1866 (1961).

[14] И.А. Меркулов. ЖЭТФ, 66, 2314 (1974).

[15] Г.А. Алиев, О.С. Кощуг, А.И. Несвижский, Р.П. Сейсян, Т.В. Язева. ФТТ, 35, 1514 (1993).

[16] V. Bellani, L. Vina, E. Perez, R. Hey, K. Ploog. Proc. 23d Int.

Conf. Phys. Semicond. (Berlin, 1996) v. 1, p. 373.

[17] T. Hornung, PhD Thesis (University of Dortmund, 1984);

U. Rssler, частное сообщение.

[18] G. Piao, R.A. Lewis, P. Fisher. Sol. St. Commun., 75, (1990).

[19] V. Bellani, E. Perez, S. Zimmermann, L. Vina, R. Hey, K. Ploog. Sol. St. Commun., 97, 459 (1996).

Редактор Т.А. Полянская Fano effect in magnetoabsortion spectra of gallium arsenide D.V. Vasilenko, N.V. Luk’yanova, R.P. Seisyan A.F. Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St. Petesburg, Russia Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, №

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.