Отрицательно заряженные экситонные комплексы в модулированно-легированных квантовых ямах на основе CdTe в присутствии внешнего магнитного поля

• Автор: Андроников, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор работ по исследованию экситон-элсктронного взаимодействия в
полупроводниковых квантовых ямах
Глава 2. Синглетные и триплетные состояния трионов в квантовых ямах
Сс1Те/СаМ8Те
2.1. Энергетические состояния гелисподобных ионов с двумя электронами
2.2 Основные экспериментальные методы и исследуемые структуры
2.2.1 Экспериментальные методики
2.2.2 Исследуемые гетероструктуры
2.3 Наблюдения линий трионной и экситонной фотолюминесценции и отражения в оптических спектрах квантовой ямы СбТе/Сс1К^Те с умеренной плотностью электронного газа
2.4 Механизм рекомбинации состояний триона и экситона и положение линий этих
состояний в спектрах ФЛ
2.5. Энергия связи заряженного экситоиного комплекса
Выводы но Главе
Глава 3. Механизм формирования трионов в синглетных и триплетных состояниях трионов в магнит ном поле
3.1 Механизм формирования трионов в синглетных состояниях в магнитном поле при низких температурах
3.2 Механизм формирования трионов триплетных состояниях в магнитном поле при низких температурах

3.3 Расчет интенсивности люминесценции экситонных, синглетных и триплетных трионных состояний на основе системы кинетических уравнений
3.4 Температурная зависимость спектров ФЛ
Выводы по Главе
Глава 4. Комбинированные многоэлектронные процессы с участием трионов
4.1 Спектры ФЛ структуры с КЯ СсП’с/СёМцТе с концентрацией 2П)ГХг пс = 3,7x10'' см"
4.2 Особенности поведения линии ФЛ синглетного состояния триона в зависимости от величины магнитного поля
4.3 Эффект «встряски электронного газа» (8Г1 процессы)
4.4 Комбинированный трион-циклотронный резонанс
Выводы но Главе
Заключение
Список литературы

Введение
Исследование заряженных экситонных комплексов в структурах с пониженной размерностью является интенсивно развивающейся областью физики полупроводников. В рамках этого направления обнаружен широкий спектр качественно новых физических явлений. Эти явления имеют не только фундаментальное, общефизическое значение, но могут найти и прикладное применение.
Представляемая диссертационная работа посвящена исследованию отрицательно заряженных экситонных комплексов - трионов в структурах с квантовой ямой СсГГе/СйМЁТе с различной плотностью электронного газа (20Е0) в присутствии внешнего магнитного поля.
Особенностью структур с квантовыми ямами является то, что в этих структурах из-за квазидвумерного характера движения электронов, экранирование кулоновского взаимодействия в экситоне ослаблено. Кроме того, благодаря увеличению перекрытия волновых функций электрона и дырки, энергия связи экситона заметно увеличивается. Эти особенности структур с квантовыми ямами облегчают наблюдение заряженных экситонных комплексов.
В присутствии внешнего магнитною поля помимо основного состояния триона также оказываются связанными состояния с другой спиновой конфигурацией. Структура этих состояний исследовалась в работе методами оптической спектроскопии.
Еще одним проявлением экситон-электроиного взаимодействия являются комбинированные процессы с участием триона и элект ронов из 2ЭЕО: эффект встряски электронного газа (Би) и комбинированный трион-циклотронный резонанс. Эти процессы обуславливают появление новых линий в оптических спектрах, линейно сдвигающихся с магнитным полем, для структур с умеренной (порядка 1011 см'2)

Таблица
Параметры Объемного СОТе и КЯ С(1Те/С(1МдТс Обозначение Значение
Ширина запрещенной зоны (Г = 1.6 К) Е* 1.606 эВ'
Фоновый показатель преломления п 2.64'
Энергия связи экситона в объемном материале Лу 10 мэВ'
Боровский радиус экситона в объемном материале ав 60 А'
Эффективная масса электрона те 0.096 та*
Эффективная масса тяжелой дырки (вдоль направления роста КЯ) тИ 0.48 т0 *
Эффективная масса тяжелой дырки (в плоскости КЯ) тИ,± 0.37 т0*
Электронный §-фактор в КЯ 8е -1.
g-фaктop тяжелой дырки в КЯ £ нъ +0,74 (в сильном м.п.) -0,2 (в слабом м.п.)*
Энергия связи экситона в КЯ с‘ВтсИщ 17 мэВ
*Зависимосгь ц-факгора тяжелой дырки от величины магнитного поля приведена в работе [103].
Вопрос энергии связи экситона и различных состояний триона будет обсуждаться подробно в данной Главе ниже.