Экситоны в низкоразмерных анизотропных структурах и магнитном поле

• Автор: Яблонский, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Свойства магнитоэкситонов в двойных квантовых ямах
1.1 Магнитоэкситон в двойной квантовой яме. Теоретическая модель
1.2 Результаты вычислений и их обсуждение
1.2.1 Энергии связи экситона
1.2.2 Энергии переходов и силы осцилляторов в зависимости от магнитного поля при отсутствии электрического
1.2.3 Энергии переходов и силы осцилляторов при наличии электрического ноля
1.2.4 Расщепление между симметричными и антисимметричными экси-тонными состояниями
1.2.5 Внутризоппые ИК-нереходы. Теории и результаты вычислений
1.3 Выводы
2 Свойства магнитоэкситонов в приповерхностных квантовых ямах
2.1 Теоретическая модель
2.1.1 Основные уравнения задачи
2.1.2 Энергии связи и энергии переходов магнитоэкситонов
2.2 Диэлектрическое усиление экси тонов. Обсуждение результатов
2.3 Выводы
3 Оптические свойства анизотропного экситона. Новый подход на основе гиперсферической теории
3.1 Анизотропный экситоп в представлении Фока
3.1.1 Описание анизотропного экситона в базисе пшерсфоричоских функций
3.1.2 11остроепие теории возмущений но Вп.гпе.ру-Врнллюэну
3.2 Результаты и их обсуждение
3.2.1 Энергетические уровни
3.2.2 Силы осцилляторов
3.3 Выводы
Заключение
Приложение. Матричные элементы возмущения для задачи об анизотропном экситоне
Литература

Введение
С начала 70-х годов проблема описания свойств экситона в квантовых ямах (КЯ) представляет большой интерес как в теоретическом, так и в прикладном аспектах, являясь темой многочисленных работ в области физики полупроводников. Изучаются прежде всего анергии и сила осцилляторов переходов, связанных с рождением или аннигиляцией соответствующего экситопного состояния. Особое значение в последнее время придается описанию свойств экситонов при наличии внешних возмущений, например, магнитного или электрического поля, приложенного к образцу давления (см. работу [1] и ссылки в ней). Теория экситонов в КЯ интенсивно совершенствуется, в исследованиях учитываются такие эффекты, как конечность глубины ямы и туннелирование в барьер, сложная структура валентной зоны. Большое количество работ посвящено изучению более сложных конфигураций КЯ — двойной квантовой ямы (среди многих отметим эксперментальные [2, 3, 4] и теоретические [5, б, 7]), квантовой ямы с диэлектрической проницаемостью, существенно отличающейся от диэлектрических проницаемостей барьеров (см., например, [8] [12]).
В настоящей работе рассмотрен ряд характерных свойств квазпдвумерных экснтон-ных состояний в КЯ, проявляющихся в магнитном и электрическом полях. Построен унифицированный подход к описанию магиитоэкситопон в квантовых структурах, который успешно использован для решения задачи о ма.гиитоэкситоие н двойной квантовой яме и детального изучения эффекта диэлектрическою усиления экси тона в приповерхностной КЯ. В работе изложен также и новый подход к описанию анизотропии экситона в полупроводниках, позволяющий, и частности, правильно классифицировать уровни иодородоподобной задачи в анизотропном случае.
Интерес к описанию жат попа вДКЯ под воздействием электрического н квантующего магнитного нолей связан с тем, что данная система является важной как с фундаментальной точки зрения, так и для практического использования ДКЯ в электронно-оптических устройствах [5, 7, 13]. В диссертации исследована эволюция эксигонных состояний и качественные изменения природы экситона. при увеличении электриче-

Магнитное поле (Тл)
Рис. 1.8: Эволюция энергии экситопных переходов и сил осцилляторов в магнитном поле В при £ = 7 кВ/см для симметричной ДКЛ с параметрами, указанными на Рис. 1.3.
малы но сравнению с электронным одпочасгичмым симметрично-антисимметричным расщеплением Де ~ 4.9 мэВ (в то время, как Ахп(1) — Дд)- Видно также, что Ддд, Дд} (при данном п) уменьшаются с ростом В, а при данном В Д < Д (Аналогично, не изображенное на рисунке Дд < Дд)- Таким образом, с усилением е-Л-взаимодействия проявляется тенденция уменьшения экситонного симметрично-антисимметричного расщепления. Данное свойство было обнаружено для В = 0 в более ранних работах но изучению экситонон в ДК51 (см., в частности, анализ зависимости расщеплений от степени пространственной локализации экситона при £ = 0 на рисунке 3 в работе [7]). Итак, можно утверждать что экситонные эффекты подавляют симметрично-антисимметричное экситонное расщепление в ДКЯ с широким барьером.