Нелинейно-оптические свойства системы бозе-конденсированных экситонов и управление люминесценцией внешними полями

• Автор: Овчинников, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 113 с. : ил

Оглавление
Введение

1 Многоэкситонная когерентная рекомбинация бозе- конденсированных экситонов

1.1 Модель

1.2 Отражение света назад от бозе-конденсата экситонов

1.2.1 Трехмерные экситоны в С112О

1.2.2 Квазидвумерные экситоны в связанных квантовых ямах на Є а Аз

1.3 Многоэкситонная рекомбинация из бозе-конденсата

1.3.1 Трехэкситонная когерентная рекомбинация из конденсата

1.3.2 Четырехэкситонная рекомбинация из конденсата

2 Спектр экситонов в связанных квантовых ямах во внешнем магнитном поле

2.1 Инженерия дисперсии пространственно непрямого экситона
2.2 Экситоны в связанных квантовых ямах в магнитном поле.
Основные уравнения
2.3 Формирование экситонного спектра
3 Управление бозе-конденсатом пространственно непрямых экситонов с помощью внешних полей и фононный лазер.
3.1 Модель
3.2 Управление с помощью внешних полей интенсивностью люминесценции непрямых экситонов

3.3 Угловая направленность люминесценции и фононного излучения в резонансном процессе рекомбинации непрямых экс-итонов
3.4 Схема наблюдения бозе-конденсата непрямых экситонов
3.5 Статистические свойства фононного излучения
3.6 Стационарный режим работы фононного лазера на переходе непрямой жситон—їпрямой экситон
Заключение
Литература
Приложение

Список рисунков
1.1 (а) Элементарное межчастичное взаимодействие, (б) процес-
сы приводящие лишь к перенормировке энергии надконден-сатных частиц (в) (г) процессы рождения и уничтожения двух надконденсатных частиц с противоположными импульсами (ломаные линии представляют собой конденсатные частицы)
1.2 (а) Диаграмма одноэкситонной рекомбинации. Сплошная
линяя представляет собой экситон, пунктирная линия - оптический фонон, волнистая - фотон (б) Диаграмма двухэкс-итонной рекомбинации, (в) диаграмма одноэкситонной рекомбинации из конденсата. Ломаная сплошная линяя представляет конденсатный экситон и привносит в матричный элемент бозе-фактор макроскопического заполнения нижайшей экситонной моды, (г) диаграмма двухэкситонной рекомбинации из конденсата, (д) Стимулированная двухэк-ситонная рекомбинация из конденсата. Одна из фотонных линий принадлежит макроскопически заполненной моде лазера, что символизируется двойной волнистой фотонной линией

вклад в люминесценцию в направлении (1.22). По этой причине, в этом направлении фоном будет являться спонтанная одноэкситонная рекомбинация. Именно по сравнению с интенсивностью этого процесса нужно сравнивать скорость У-экситонной стимулированной рекомбинации в направлении (1.22), для того чтобы понять возможно ли выделить ее из фона. Если считать, что индуцирующие лазерные лучи имеют по 103 квантов в моде, и если обозначить через ИД скорость спонтанной У-экситонной рекомбинации, то критерий возможности выделить этот эффект из фона можно записать в виде
Ю3(Л,-1)ИД > ИФ (1.25)
где Иц - скорость спонтанной одноэкситонной рекомбинации (фона), приведенная в Ур.(1.13).
Как будет видно из дальнейшего, при изучении трехэкситонной рекомбинации нам понадобится также и фонон-экситонное взаимодействие, которое мы возьмем в виде
й*-рЛп(<) = £ -^4+ч(*)“р(4)^) + Н-С- (^б)
р-к-ф=0 ^
Для оценок мы возьмем константу взаимодействия V = 102Ь, что соответствует тому, что процессы фононного обмена между экситонами на четыре порядка интенсивнее, чем процесс испускания фотонов (т.е. характеризуется временами рз 10~10сек).
Скорость рождения фотонов в процессе спонтанной У-экситонной рекомбинации с помощью золотого правила Ферми можно записать как
г ! 14 2 N—
1¥м = Мх 2тт55:иА Vм П (1-27)
' г=1 / 1=1 (2УГ
где Мматричный элемент процесса; множитель У учитывает тот факт, что в каждом элементарном процессе рождается У фотонов. На самом
деле матричный элемент М.и имеет в себе N множителей К-1/2 и объем системы V выпадает из конечного результата, так что можно положить Н = 1.
1.3.1 Трехэкситонная когерентная рекомбинация из конденсата
Полный матричный элемент трехэкситонной рекомбинации является суммой матричных элементов, получающихся из приведенного на Рис.(1.4)