Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях
Изучены условия образования и свойства структур в пространственной зависимости плотности непрямых экситонов в двойных квантовых ямах в полупроводниках при условиях: 1) модуляции периодическим в пространстве электростатическим полем и 2) наличия внешнего гармонического потенциала для экситонов. Выпол...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2011
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/73205 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях / В.И. Сугаков, В.В. Томилко, А.А. Чернюк // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 1. — С. 13-21. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860260548976836608 |
|---|---|
| author | Сугаков, В.И. Томилко, В.В. Чернюк, А.А. |
| author_facet | Сугаков, В.И. Томилко, В.В. Чернюк, А.А. |
| citation_txt | Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях / В.И. Сугаков, В.В. Томилко, А.А. Чернюк // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 1. — С. 13-21. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Изучены условия образования и свойства структур в пространственной зависимости плотности непрямых экситонов в двойных квантовых ямах в полупроводниках при условиях: 1) модуляции периодическим в пространстве электростатическим полем и 2) наличия внешнего гармонического потенциала для экситонов. Выполненные расчёты показали, что в случае 1 при слабых накачках распределение состоит из периодически расположенных валов. При накачках, больше пороговых, помимо периодической зависимости в распределении плотности, обусловленной полем, возникает расслоение валов плотности экситонов на островки конденсированной фазы экситонов в поперечном направлении. Появление островков объясняется существованием конденсированной фазы экситонов и неравновесностью системы вследствие конечного времени жизни экситонов и наличия накачки. В случае 2 распределение экситонов имеет вид концентрических окружностей, разбитых на отдельные островки конденсированных экситонов. С увеличением интенсивности накачки структура принимает вид сплошных колец. Найдена зависимость возникающих
структур от параметров (глубины потенциала, периода модуляции и др.).
Вивчено умови виникнення і властивості структур у просторовому розподілі густини непрямих екситонів у подвійних квантових ямах у напівпровідниках за умови: 1) модуляції періодичним у просторі електростатичним полем і 2) наявности зовнішнього гармонічного потенціялу для екситонів. Виконані розрахунки показали, що у випадку 1 за слабких помпувань розподіл складається з періодично розташованих валів. За помпувань, більших за порогові, окрім періодичної залежности в розподілі густини, обумовленої полем, виникає розшарування валів густини екситонів на окремі острівці конденсованої фази екситонів у поперечному напрямку. Поява острівців пояснюється існуванням конденсованої фази екситонів і нерівноважністю системи внаслідок скінченного часу життя екситонів і наявности помпування. У випадку 2 розподіл екситонів має вигляд концентричних кілець, розбитих на окремі острівці конденсованих екситонів. Зі збільшенням інтенсивности помпування структура набуває вигляду суцільних кілець. Знайдено залежність виникаючих структур від параметрів (глибини потенціялу, періоду модуляції та ін.).
Conditions of formation and properties of structures in spatial dependence of indirect-exciton density in double quantum wells in semiconductors are investigated in cases of: 1) the modulation by spatially periodic electrostatic field and 2) the presence of external harmonic potential for excitons. The simulations show that, in case 1 at small values of the pumping, the distribution consists of periodically located shafts. At pumpings, which are higher than the threshold value, besides periodic dependence in density distribution
caused by the field, the stratification of shafts of the exciton density into separate islands of the exciton-condensed phase appears in the transversal direction. Islands appearance is caused by both the appearance of the exciton condensed phase and the inhomogeneity of a system due to finite exciton lifetime and pumping presence. In case 2, the exciton distribution is placed in the form of concentric circles, which are broken into separate islands of the condensed excitons. With increasing pumping intensity, the structure takes form of solid circles. The dependence of appeared structures on the parameters (potential depth, modulation period etc.) is revealed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:54:39Z |
| format | Article |
| fulltext |
13
PACS numbers: 03.75.Hh, 03.75.Nt, 71.35.Lk, 73.21.Fg, 78.67.De
Пространственное распределение экситонных
конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых
ямах во внешних полях
В. И. Сугаков, В. В. Томилко*, А. А. Чернюк
Институт ядерных исследований НАН Украины,
просп. Науки, 47,
03680, ГСП, Киев, Украина
*Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко,
просп. Академика Глушкова, 2,
03022 Киев, Украина
Изучены условия образования и свойства структур в пространственной
зависимости плотности непрямых экситонов в двойных квантовых ямах в
полупроводниках при условиях: 1) модуляции периодическим в про-
странстве электростатическим полем и 2) наличия внешнего гармониче-
ского потенциала для экситонов. Выполненные расчёты показали, что в
случае 1 при слабых накачках распределение состоит из периодически
расположенных валов. При накачках, больше пороговых, помимо перио-
дической зависимости в распределении плотности, обусловленной полем,
возникает расслоение валов плотности экситонов на островки конденси-
рованной фазы экситонов в поперечном направлении. Появление остров-
ков объясняется существованием конденсированной фазы экситонов и
неравновесностью системы вследствие конечного времени жизни эксито-
нов и наличия накачки. В случае 2 распределение экситонов имеет вид
концентрических окружностей, разбитых на отдельные островки конден-
сированных экситонов. С увеличением интенсивности накачки структура
принимает вид сплошных колец. Найдена зависимость возникающих
структур от параметров (глубины потенциала, периода модуляции и др.).
Вивчено умови виникнення і властивості структур у просторовому розпо-
ділі густини непрямих екситонів у подвійних квантових ямах у напівпро-
відниках за умови: 1) модуляції періодичним у просторі електростатич-
ним полем і 2) наявности зовнішнього гармонічного потенціялу для екси-
тонів. Виконані розрахунки показали, що у випадку 1 за слабких помпу-
вань розподіл складається з періодично розташованих валів. За помпу-
вань, більших за порогові, окрім періодичної залежности в розподілі гус-
тини, обумовленої полем, виникає розшарування валів густини екситонів
на окремі острівці конденсованої фази екситонів у поперечному напрям-
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2011, т. 9, № 1, сс. 13—21
© 2011 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
14 В. И. СУГАКОВ, В. В. ТОМИЛКО, А. А. ЧЕРНЮК
ку. Поява острівців пояснюється існуванням конденсованої фази ексито-
нів і нерівноважністю системи внаслідок скінченного часу життя ексито-
нів і наявности помпування. У випадку 2 розподіл екситонів має вигляд
концентричних кілець, розбитих на окремі острівці конденсованих екси-
тонів. Зі збільшенням інтенсивности помпування структура набуває ви-
гляду суцільних кілець. Знайдено залежність виникаючих структур від
параметрів (глибини потенціялу, періоду модуляції та ін.)
Conditions of formation and properties of structures in spatial dependence
of indirect-exciton density in double quantum wells in semiconductors are
investigated in cases of: 1) the modulation by spatially periodic electrostatic
field and 2) the presence of external harmonic potential for excitons. The
simulations show that, in case 1 at small values of the pumping, the distribu-
tion consists of periodically located shafts. At pumpings, which are higher
than the threshold value, besides periodic dependence in density distribution
caused by the field, the stratification of shafts of the exciton density into
separate islands of the exciton-condensed phase appears in the transversal
direction. Islands appearance is caused by both the appearance of the exciton
condensed phase and the inhomogeneity of a system due to finite exciton life-
time and pumping presence. In case 2, the exciton distribution is placed in
the form of concentric circles, which are broken into separate islands of the
condensed excitons. With increasing pumping intensity, the structure takes
form of solid circles. The dependence of appeared structures on the parame-
ters (potential depth, modulation period etc.) is revealed.
Ключевые слова: конденсация экситонов, квантовые ямы, самоорганизация.
(Получено 19 октября 2010 г.)
1. ВСТУПЛЕНИЕ
Одной из интересных идей в физике является поиск бозе-
эйнштейновской конденсации экситонов [1]. Обнаружить её в объ-
ёмных полупроводниках до настоящего времени не удавалось. Силь-
ным толчком стало изучение низкоразмерных систем, а именно
двойных квантовых ям [2]. В. Б. Тимофеев совместно с сотрудника-
ми обнаружил очень узкую линию в спектрах люминесцентного из-
лучения непрямых экситонов [3], которая вела себя необычным об-
разом в зависимости от температуры и накачки. Интересные особен-
ности были обнаружены в пространственной структуре: периодиче-
ское разбиение кольца излучения, концентрического пятну лазерно-
го возбуждения [4]; структура в виде островков излучения под обод-
ком круглого окна в электроде, через которое возбуждались эксито-
ны в квантовой яме [5]. При этом форма образованных структур не
была вызвана симметрией системы или внешними факторами, и по-
тому вызвала значительный интерес у теоретиков. Существуют тео-
ретические модели, в которых появление структур связывается с бо-
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСИТОННЫХ ФАЗ В КВАНТОВЫХ ЯМАХ 15
зе-статистикой [6—8] или с описанием системы нелинейным уравне-
нием Шредингера [9], однако комплекс особенностей, – простран-
ственного размещения островков излучения, а также проявления
структур с изменением накачки, температуры и внешних условий,
– в них не объяснялись.
В цикле наших работ [10—13] удалось объяснить вышеупомяну-
тые и другие особенности периодического размещения излучения
из квантовых ям. Главным для объяснения является то, что систе-
ма является неравновесной вследствие конечного времени жизни
экситона. Были применены две модели теории фазовых переходов,
обобщённые на конечное время жизни частиц. Одна из моделей –
статистическая теория рождения—гибели (модель Лифшица—
Слёзова) [10,11]. С помощью этой модели удалось объяснить фазо-
вую диаграмму в упомянутых работах В. Б. Тимофеева [3], зависи-
мость интенсивности излучения от накачки и температуры. Для
наглядности очень полезной оказалась теория спинодального рас-
пада [12, 13] (модель Кана—Хиллерта), в которой удалось описать
переход фрагментированного кольца в сплошное кольцо люминес-
ценции с изменением параметров системы [12], периодическое раз-
мещение островков излучения под круглым отверстием металличе-
ского электрода [13], поведение структуры с изменением накачки
или температуры, а также другие результаты, сложно достижимые
в рамках статистической модели.
В данной работе будет рассмотрено поведение во внешних неод-
нородных полях. Мы рассмотрим поведение системы экситонов в
двух случаях внешнего поля: 1) в периодическом вдоль определён-
ного направления потенциала; 2) в потенциале, имеющем форму
аксиально-симметричного гармонического профиля.
Экситонная система с ловушкой из периодического поля иссле-
довалась на опыте [14].
2. МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ
Для рассмотрения распределения плотности экситонов используем
подход, применяемый при изучении спинодального распада, обоб-
щив метод на нестабильные частицы и учтя наличие накачки. За-
кон сохранения для плотности экситонов n имеет вид:
∂ = − + −
∂ τ
div
n n
G
t
j , (1)
где G – накачка, μMj = − ∇ – плотность тока экситонов, μ – хи-
мический потенциал, M – подвижность экситонов. Для M исполь-
зуем соотношение Эйнштейна: M = nD/kT. Химический потенциал
выразим через свободную энергию: μ = δ δF n , выбрав свободную
16 В. И. СУГАКОВ, В. В. ТОМИЛКО, А. А. ЧЕРНЮК
энергию в модели Ландау:
2[ ] d ( ) ( )
2
K
F n n f n nVr
= ∇ + + , (2)
Член ( )2
2K n∇ характеризирует энергию неоднородности, а до-
полнительная энергия экситона во внешнем поле учтена членом nV.
Плотность свободной энергии аппроксимируем в виде:
( ) 2 3 4
0
( ) ln 1
2 3 4
a b c
f n f kTn n n n n= + − + + + , (3)
где член kTn(lnn − 1) имеет преимущественное значение при малых
плотностях экситонов, описывая их диффузионное движение вне
лазерного пятна, а члены степенного разложения по концентрации
экситонов играют основную роль в случае больших значений n. Па-
раметры a, b, c в уравнении (3) – феноменологические и выбраны
так, чтобы свободная энергия имела минимум, соответствующий
конденсированной фазе, и описывала сдвиг спектра в область высо-
ких частот с увеличением n (детальный анализ см. в работе [13]).
Для этого положим a > 0, b < 0, c > 0.
Для численного моделирования выберем следующие единицы
длины, концентрации, энергии и времени:
= ,u
K
l
a
= ,u
a
n
c
= ,u uV an =
2
1 ,u
u
d l
t
D
(4)
где d1 = kT/Vu. Вводя безразмерные величины и учитывая явный
вид свободной энергии (2) и её плотности (3), сведём уравнение для
плотности экситонов (1) к виду:
( )Δ Δ
τ
2 3
1 1
n n
d n n n n b n n V G
t
∂ = + ∇ ∇ − + + + + + − ∂
, (5)
где =
1
b b ac . Уравнение (5) – нелинейное 2D феноменологиче-
ское уравнение, описывающее распределение плотности экситонов
высокой концентрации с учётом накачки и конечного времени
жизни.
Для исследования распределения экситонов в плоскости кванто-
вой ямы будем считать, что накачка определяется гауссовой зави-
симостью от координат:
2
2 2
( ) exp
2 2
P
G
l l
ρρ = − π
, (6)
Интегральную накачку P будем измерять в единицах
−1
u
t .
Уравнение (5) решалось численно в 2D-системе, размеры которой
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСИТОННЫХ ФАЗ В КВАНТОВЫХ ЯМАХ 17
превосходили полуширину распределения накачки (6) так, что на
границах области плотность экситонов ничтожно мала. Ниже ре-
зультаты расчётов будут приведены только для распределения в об-
ласти лазерного пятна.
3. ЧИСЛЕННЫЕ РАСЧЁТЫ В СЛУЧАЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
МОДУЛЯЦИИ ПОЛЕМ
Пусть дополнительная энергия экситона, обусловленная периоди-
ческой модуляцией электростатического поля вдоль определённого
направления x, задаётся следующей формулой:
π =
0
2
( ) cos ,V x V x
d
(7)
где V0 – глубина потенциала; d – период модуляции. Модуляция
потенциала приводит к неоднородному распределению экситонной
плотности с максимумами плотности в окрестности минимумов по-
тенциала V, в которые движутся экситоны после их создания
накачкой.
Насколько эффективно заселяются минимумы потенциала, зави-
сит от глубины потенциала, времени жизни экситонов и температу-
ры.
Проанализируем поведение структуры с изменением параметров
системы: интенсивности накачки, глубины модуляции потенциала и
пространственного периода модуляции. На рисунке 1 представлено
распределение плотности для разных накачек. При небольших ин-
тенсивностях облучения максимальная плотность экситонов скон-
центрирована в минимумах потенциала (рис. 1, а), и свечение долж-
но представлять собой излучение из валов (рядов повышенной плот-
ности, параллельных оси y, периодически расположенных вдоль оси
а б в
Рис. 1. Распределение плотности экситонов в плоскости квантовых ям
при интегральной накачке P: a – 370, б – 430, в – 600. Параметры:
τ = 100, b1 = —2,2, d1 = 0,15, l = 120, V0 = 0,11, d = 35.
18 В. И. СУГАКОВ, В. В. ТОМИЛКО, А. А. ЧЕРНЮК
x). Когда накачка становится выше пороговой, однородное распреде-
ление плотности вдоль ряда становится неустойчивым относительно
образования островков конденсированной фазы (рис. 1, б), т.е. си-
стема становится неоднородной вдоль рядов. При высокой интенсив-
ности облучения отдельные островки сливаются в сплошные валы
конденсированной фазы (рис. 1, в).
Структура в виде отдельных островков переходит в валы также с
увеличением глубины потенциала V0 (рис. 2). Это связано с тем, что
с увеличением глубины модуляции потенциала плотность эксито-
нов в минимуме потенциала повышается, что эквивалентно увели-
чению накачки. Таким образом, проявляется эффективность созда-
ния ловушек для увеличения плотности экситонов.
Порог образования структуры по накачке (начиная с которого об-
разуются островки плотности экситонов) уменьшается с увеличени-
Рис. 2. Распределение плотности экситонов при глубине потенциала
V0 = 0,065. Остальные параметры и шкала плотности – как на рис. 1, б.
а б
Рис. 3. Распределение плотности экситонов при периоде потенциала d: a –
21, б – 49. Остальные параметры ишкала плотности– как на рис. 1, б.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСИТОННЫХ ФАЗ В КВАНТОВЫХ ЯМАХ 19
ем глубины потенциала V0. Таким образом, как и следовало ожидать,
создание глубоких ловушек для экситонов приводит к уменьшению
значений накачек, необходимых для образования конденсированной
фазы. Переход от валов к островкам реализуется лишь для интервала
значений потенциала, ограниченных как снизу, так и сверху.
С увеличением периода модуляции расстояние между рядами
растёт. Островки на нецентральных рядах располагаются в шашеч-
ном порядке (рис. 3, a): островок находится на равном расстоянии
от двух ближайших островков на предыдущем ряду. Начиная с не-
которого d, структура пропадает (рис. 3, б). Это связано с тем, что
при больших расстояниях между минимумами меньшее количество
экситонов успевает продиффундировать в область минимума по-
тенциала и плотность экситонов в минимуме V уменьшается, что
эквивалентно уменьшению накачки.
4. ЧИСЛЕННЫЕ РАСЧЁТЫ В СЛУЧАЕ ГАРМОНИЧЕСКОГО
ПОТЕНЦИАЛА
Рассмотрим распределение плотности экситонов в случае внешнего
потенциала гармонической формы, а именно,
2 2
( ), ,
0, ,
R R
V
R
α ρ − ρ ≤
=
ρ >
(8)
где R – параметр, характеризующий ширину потенциальной ловуш-
ки, α определяет глубину ямы. Можно ожидать, что присутствие та-
кого потенциала приведёт к дрейфу экситонов в области, где потенци-
ал имеет минимум, и именно там будет происходить образование кон-
денсированной фазы. Такой потенциал был реализован на опыте [15].
Результаты расчётов уравнения для плотности экситонов (5) с
потенциальной энергией вида (8) представлен на рис. 4 для разных
интенсивностей накачки.
При невысокой интенсивности возбуждения максимум плотно-
сти экситонов наблюдается в минимуме гармонического потенциа-
ла, который выступает в роли ловушки для экситонов. Когда
накачка достигает определённого порога, однородное распределе-
ние становится неустойчивым по отношению к образованию про-
странственно-неоднородных островков конденсированной фазы.
При ещё больших накачках образованные фрагменты сливаются в
сплошное кольцо конденсированной фазы.
Фрагменты конденсированной фазы сливаются в сплошное коль-
цо и с увеличением глубины гармонического потенциала. Такое по-
ведение обусловлено тем, что с увеличением глубины потенциала
повышается плотность экситонов в минимуме потенциальной ямы,
что эквивалентно увеличению накачки.
20 В. И. СУГАКОВ, В. В. ТОМИЛКО, А. А. ЧЕРНЮК
5. ВЫВОДЫ
В данной работе выполнено исследование структур, возникающих
при конденсации экситонов в системе экситонов, учитывая эффек-
ты конечного времени жизни экситона и наличия накачки, в при-
сутствии внешнего потенциала различного вида. Получены следу-
ющие результаты.
В системе с периодической модуляцией при накачках, больших
порогового значения, возникает конденсированная фаза экситонов
в форме периодически расположенных рядов, которые разбиваются
на отдельные островки. С увеличением глубины потенциала или с
увеличением накачки островки сливаются в сплошные валы. Ре-
зультаты согласуются с данными эксперимента [14].
В случае гармонической ловушки при запороговых накачках об-
разуется структура в виде островков конденсированной фазы экси-
тонов. С ростом накачки островки сливаются в сплошные кольца.
Структуры, возникающие при обоих потенциалах, являются
примером процессов самоорганизации в неравновесных условиях.
Конденсированная фаза в данной работе не конкретизируется, а
описывается рядом параметров свободной энергии. Изучение про-
цессов конденсации и образования структур при фазовых превра-
щениях в рассматриваемых системах может быть важным для по-
строения микроскопической теории конденсированной фазы экси-
тонов и развития оптоэлектроники [16].
а б
в г
Рис. 4. Распределение экситонов плоскости квантовой ямы при разных
значениях интегральной накачки P: a – 15,7, б – 62,8, в – 110, г – 141.
Параметры системы: τ = 100, b1 = —2,1, d1 = 0,1, l = 50, τ = 0,007, R = 40.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСИТОННЫХ ФАЗ В КВАНТОВЫХ ЯМАХ 21
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. S. A. Moskalenko and D.W. Snoke, Bose—Einstein Condensation of Excitons
and Biexcitons and Coherent Nonlinear Optics with Excitons (Cambridge Uni-
versity Press: 2000).
2. T. Fukuzawa, E. E. Mendez, and J. M. Hong, Phys. Rev. Lett., 64: 3066 (1990).
3. А. В. Ларионов, В. Б. Тимофеев, Письма в ЖЭТФ, 73: 342 (2001).
4. В. Б. Тимофеев, УФН, 175: 315 (2005).
5. L. V. Butov, A. C. Gossard, and D. S. Chemla, Nature, 418: 751 (2002).
6. А. В. Горбунов, В. Б. Тимофеев, Письма в ЖЭТФ, 83: 178 (2006); ibidem, 84:
390 (2006); idem, УФН, 176: 652 (2006).
7. L. S. Levitov, B. D. Simons, and L. V. Butov, Phys. Rev. Lett., 94: 176404 (2005).
8. A. V. Paraskevov and T. V. Khabarova, Phys. Lett. A, 368: 151 (2007).
9. Р. Б. Сапцов, Письма в ЖЭТФ, 86: 779 (2007).
10. C. S. Liu, H. G. Luo, and W. C. Wu, J. Phys.: Condens. Matter, 18: 9659 (2006).
11. V. I. Sugakov, Ukr. J. Phys., 49: 1117 (2004); V. I. Sugakov, Solid State Commun.,
134: 63 (2005).
12. В. И. Сугаков, ФТТ, 48: 1868 (2006); V. I. Sugakov, Fiz. Nizk. Temper., 32:
1449 (2006); V. I. Sugakov, Phys. Rev. B, 76: 115303 (2007).
13. A. A. Chernyuk and V. I. Sugakov, Phys. Rev. B, 74: 085303 (2006).
14. В. И. Сугаков, А. А. Чернюк, Письма в ЖЭТФ, 85: 699 (2007).
15. M. Remeika, J. C. Graves, A. T. Hammark et al., Phys. Rev. Lett., 102: 186803
(2009).
16. Z. Voros, D. W. Snoke, L. Pfeiffer et al., Phys. Rev. Lett., 97: 016803 (2006).
17. G. Grosso, J. Graves, A. T. Hammack et al., Nature Photonics, 3: 5770 (2009).
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-73205 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:54:39Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Сугаков, В.И. Томилко, В.В. Чернюк, А.А. 2015-01-06T14:40:15Z 2015-01-06T14:40:15Z 2011 Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях / В.И. Сугаков, В.В. Томилко, А.А. Чернюк // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 1. — С. 13-21. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 03.75.Hh, 03.75.Nt, 71.35.Lk, 73.21.Fg, 78.67.De https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/73205 Изучены условия образования и свойства структур в пространственной зависимости плотности непрямых экситонов в двойных квантовых ямах в полупроводниках при условиях: 1) модуляции периодическим в пространстве электростатическим полем и 2) наличия внешнего гармонического потенциала для экситонов. Выполненные расчёты показали, что в случае 1 при слабых накачках распределение состоит из периодически расположенных валов. При накачках, больше пороговых, помимо периодической зависимости в распределении плотности, обусловленной полем, возникает расслоение валов плотности экситонов на островки конденсированной фазы экситонов в поперечном направлении. Появление островков объясняется существованием конденсированной фазы экситонов и неравновесностью системы вследствие конечного времени жизни экситонов и наличия накачки. В случае 2 распределение экситонов имеет вид концентрических окружностей, разбитых на отдельные островки конденсированных экситонов. С увеличением интенсивности накачки структура принимает вид сплошных колец. Найдена зависимость возникающих
 структур от параметров (глубины потенциала, периода модуляции и др.). Вивчено умови виникнення і властивості структур у просторовому розподілі густини непрямих екситонів у подвійних квантових ямах у напівпровідниках за умови: 1) модуляції періодичним у просторі електростатичним полем і 2) наявности зовнішнього гармонічного потенціялу для екситонів. Виконані розрахунки показали, що у випадку 1 за слабких помпувань розподіл складається з періодично розташованих валів. За помпувань, більших за порогові, окрім періодичної залежности в розподілі густини, обумовленої полем, виникає розшарування валів густини екситонів на окремі острівці конденсованої фази екситонів у поперечному напрямку. Поява острівців пояснюється існуванням конденсованої фази екситонів і нерівноважністю системи внаслідок скінченного часу життя екситонів і наявности помпування. У випадку 2 розподіл екситонів має вигляд концентричних кілець, розбитих на окремі острівці конденсованих екситонів. Зі збільшенням інтенсивности помпування структура набуває вигляду суцільних кілець. Знайдено залежність виникаючих структур від параметрів (глибини потенціялу, періоду модуляції та ін.). Conditions of formation and properties of structures in spatial dependence of indirect-exciton density in double quantum wells in semiconductors are investigated in cases of: 1) the modulation by spatially periodic electrostatic field and 2) the presence of external harmonic potential for excitons. The simulations show that, in case 1 at small values of the pumping, the distribution consists of periodically located shafts. At pumpings, which are higher than the threshold value, besides periodic dependence in density distribution
 caused by the field, the stratification of shafts of the exciton density into separate islands of the exciton-condensed phase appears in the transversal direction. Islands appearance is caused by both the appearance of the exciton condensed phase and the inhomogeneity of a system due to finite exciton lifetime and pumping presence. In case 2, the exciton distribution is placed in the form of concentric circles, which are broken into separate islands of the condensed excitons. With increasing pumping intensity, the structure takes form of solid circles. The dependence of appeared structures on the parameters (potential depth, modulation period etc.) is revealed. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях Spatial Distribution of Exciton Condensed Phases in Semiconductor Quantum Wells in External Fields Article published earlier |
| spellingShingle | Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях Сугаков, В.И. Томилко, В.В. Чернюк, А.А. |
| title | Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях |
| title_alt | Spatial Distribution of Exciton Condensed Phases in Semiconductor Quantum Wells in External Fields |
| title_full | Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях |
| title_fullStr | Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях |
| title_full_unstemmed | Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях |
| title_short | Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях |
| title_sort | пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/73205 |
| work_keys_str_mv | AT sugakovvi prostranstvennoeraspredelenieéksitonnyhkondensirovannyhfazvpoluprovodnikovyhkvantovyhâmahvovnešnihpolâh AT tomilkovv prostranstvennoeraspredelenieéksitonnyhkondensirovannyhfazvpoluprovodnikovyhkvantovyhâmahvovnešnihpolâh AT černûkaa prostranstvennoeraspredelenieéksitonnyhkondensirovannyhfazvpoluprovodnikovyhkvantovyhâmahvovnešnihpolâh AT sugakovvi spatialdistributionofexcitoncondensedphasesinsemiconductorquantumwellsinexternalfields AT tomilkovv spatialdistributionofexcitoncondensedphasesinsemiconductorquantumwellsinexternalfields AT černûkaa spatialdistributionofexcitoncondensedphasesinsemiconductorquantumwellsinexternalfields |