Коллективные эффекты в электрон-электронных и электрон-дырочных слоях

• Автор: Соловьев, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Оглавление
Общая характеристика работы
Предисловие
1 Введение
1.1 Непрямые экситоны и электрон-дырочные слои в полупроводниковых квантовых ямах
1.2 Трионы в ОаАэ/АЮаАз квантовых ямах
1.3 Перенос заряда, индуцированный квантованием Ландау в
разбалансированной двуслойной электронной системе
1.4 Поляризационно-разрешенная спектроскопия фотолюминес-
ценции двумерных электронов и законы дисперсии коллективных возбуждений
2 Исследование рекомбинации из пространственно-
разделенных электрон-дырочных слоев
2.1 Объект исследований
2.2 Экспериментальные образцы и методика измерений
2.3 Непрямая рекомбинация в одиночных квантовых ямах: пе-
рестройка энергетического спектра и контроль за зарядом системы
2.4 Кинетика непрямой электрон-дырочной рекомбинации в одиночной квантовой яме в присутствии электрического поля .
2.5 Исследование спектров люминесценции с пространственным
разрешением
3 Экситонные комплексы в квантовых ямах: исследование локализации трионов и определение их энергии связи
4 Фотолюминесценция из разбалансированных двуслойных электронных систем: межслоевой перенос заряда в магнитном поле
5 Проявление коллективных эффектов при электрон-дырочной рекомбинации из заполненных электронных уровней Ландау
6 Заключения и выводы
Литература

Общая характеристика работы
Объект исследования и актуальность темы. Рассмотрение задач, включающих в себя поведение огромного числа частиц с сильной связью, является принципиальной особенностью физики конденсированного состояния, и, в частности, физики твердого тела. Описание эволюции таких сложных систем с большим числом степеней свободы приводит естественным образом к понятию коллективных колебаний или возмущений многочастичного объекта, которые при квантовом подходе преобразуются в квазичастицы. Для объяснения целого ряда физических явлений потребовалось ввести и взаимодействие между квазичастицами как одного рода (например, электрон-электроннос взаимодействие при рассмотрении плазменных колебаний в кристалле), так и квазичастицами разных сортов (электрон-фоноиное взаимодействие в теории сверхпроводимости). Излюбленным модельным объектом для изучения многочастичных эффектов, как с экспериментальной, так и теоретической точки зрения, являются двумерные электронные системы. Пониженная размерность таких объектов не только способствует более глубокому продвижению в теоретических описаниях коллективных явлений, но и является ключевым моментом для реализации таких замечательных состояний, как Целочисленный и Дробный квантовый эффект Холла (ДКЭХ) 11, 2]. Непрерывный технологический прогресс в методиках создания двумерных электронных систем приводит, во-первых, к улучшению свойств
Осуществление контроля за зараженностью системы возможно благодаря явлению динамического экранирования примесных атомов в барьере AlGaAs [47]. При подсветке лазером с энергией фотона, близкой к ширине запрещенной зоны барьера, одна частица из рождаемой пары носителей заряда нейтрализует заряженную примесь (электрон для случая донорпого легирования, дырка для случая акцепторного легирования), а другая сваливается в квантовую яму и тем самым компенсирует изначальный зарядовый разбаланс. На рисунке 1а продемонстрирована эволюция спектров люминесценции при изменении условий фотовозбуждения. Увеличение мощности накачки лазером с длиной волны 650 нм до 4 мкВт практически полностью нейтрализует систему, о чем говорит очень слабая интенсивность линии связанного экситона. При этом наличие электронного сателлита в спектрах люминесценции в перпендикулярном магнитном поле (Рис.2.3Ь) позволяет сделать вывод о том, что изначально (до возбуждения в барьере) в системе преобладали электроны.
Дальнейшее усиление мощности фотовозбуждения надбарьерным лазером приводит к появлению избыточных носителей заряда (наблюдается подавление линии свободного экситона), и этими носителями являются дырки, что следует из изменения свойств shake-up процессов. Относительная интенсивность линий люминесценции возбужденных состояний экси-тонов также отслеживает полный заряд системы: в точке нейтральности они наиболее выражены.
Представляется уместным сравнить спектры люминесценции из исследованной одиночной квантовой ямы шириной 250 А и двойной квантовой ямы с ширинами отдельных ям 120 А и барьера 12 А в близких элек-