1. Ëîâóøêè äëÿ
ïðîñòðàíñòâåííî-íåïðÿìûõ
ýêñèòîíîâ â
GaAs/AlGaAs-ãåòåðîñòðóêòóðàõ
ļìèí Äìèòðèé
Èíñòèòóò ôèçèêè òâåðäîãî òåëà ÐÀÍ
Íàó÷íûé ðóêîâîäèòåëüX êF ôFEìF íF Ãîðáóíîâ ÀFÂF
èþíü 2011
1/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

2. ÁÝÊ â 2D ãàçå
 ÷èñòî äâóìåðíîì ñëó÷àå Tc = 0
Ëàòåðàëüíàÿ ëîâóøêàX Tc = 0
Êðèòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà èäåàëüíîãî ãàçà â
ëîâóøêå
2π 2Nex
Tc ≈
gexmex ln (NexS/gex)
Äëÿ mex = 0.2me D Nex /gex = 1010 ñì @q—esA è
√
-2
S a I ìêì
Tc ≈ 1 K
2/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

3. Îáðàçöû
Ãåòåðîñòðóêòóðû
Ñõåìà
ïåðåõîäîâ
E
-
-
D
I
D
+
+
(a) RHH ¦ ƒ‡D eles áàðüåðû @äî RHH íñA
e
(b) PSH ¦ ƒ‡D elq—es áàðüåðû @îêîëî I íñA
e
3/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

4. Ýëåêòðîñòàòè÷åñêàÿ ëîâóøêà
Òåîðèÿ
Ýêñïåðèìåíò
10 µm
U(r)
5 meV
8 µm r
Îáðàçóåòñÿ âäîëü êðàÿ îòâåðñòèÿ â ìàñêå
 ýëåêòðîñòàòèêå ! ñíàðóæè îòâåðñòèÿ
Ïðè íàëè÷èè ýêðàíèðîâàíèÿ ! âíóòðè îòâåðñòèÿ
4/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

5. Ïÿòíà ëþìèíåñöåíöèè
ø5 µm ø4 µm 5x5 µm 2 ø5 µm 2 5x5 µm
Ïÿòíà âèäíû òîëüêî
ïðè ñïåêòðàëüíîé
[110] ñåëåêöèè ëèíèè
5x10 µm 5x10 µm
ïðîñòðàíñòâåííîE
íåïðÿìîãî ýêñèòîíàF
[110]
5/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

6. Ïÿòíà ëþìèíåñöåíöèè: ýôôåêò
çàðÿäêè
Imin Imax − Imin
c=
Imax Imax + Imin
Íåéòðàëüíàÿ ÿìà Çàðÿæåííàÿ ÿìà
P633 nm, µW
I line P633 nm, µW
charged D line I line D line
charged complex 400
charged I line 100 200
D line 10 1.5x10
4 150
1 100
4
0.7 50
5.0x10
0.5 1.0x10
4
10
0.3 1
0.25 3
0.1
5.0x10
0.2
0.01
0.1
0.0
1.505 1.510 1.515 1.520 1.525
0.0
1.505 1.510 1.515 1.520 1.525
energy, eV
energy, eV
6/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

7. Ïÿòíà ëþìèíåñöåíöèè: ýôôåêò
çàðÿäêè
0.5
indirect exciton
0.45
0.4
0.35
I line appears
0.3
contrast
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0 −2 −1 0 1 2 3
10 10 10 10 10 10
P633 nm, µ W
Ëþìèíåñöåíöèÿ çàðÿæåííûõ êîìïëåêñîâ íå ñîçäàåò
ïÿòíèñòîé ñòðóêòóðû
7/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

8. Ïÿòíà ëþìèíåñöåíöèè: âëèÿíèå
òåìïåðàòóðû
0.6 Contrast of spot pattern
(Imax-Imin)/(Imax+Imin) Intensity of spectral line
0.4
Intensity
0.2
0.0 0
1 5 10
T, K
Ïÿòíà èñ÷åçàþò îäíîâðåìåííî ñ ëèíèåé áîçåEêîíäåíñàòà
íåïðÿìûõ ýêñèòîíîâ
8/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

9. Îïòè÷åñêàÿ ëîâóøêà
Áåç ñâåòà Êîëüöåâîå ôîòîE Ýêðàíèðîâàíèå
âîçáóæäåíèå âíåøíåãî ïîëÿ
Полупрозрачный электрод.
δUStark = −eEd
E
Ìåæýêñèòîííîå
E
E0
E
E0
âçàèìîäåéñòâèå
x x
(blue shift)
e2 d
U U
x x
U0 U0
δU = nex
0
а) б)
 öåíòðå êîëüöåâîãî ôîòîâîçáóæäåíèÿ ! ìèíèìóì ýíåðãèè
ýêñèòîíîâ
9/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

10. Ëþìèíåñöåíöèÿ èç îïòè÷åñêîé
ëîâóøêè
Ø23 µm
(a) (b) (c)
l—ser lumines™en™e indire™t ex™itons
@tot—lA
ÊÑ-19 820/0.7 íì
10/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

11. Ïðîôèëü îïòè÷åñêîé ëîâóøêè
ø40 µm
5.5 мэВ
12 кВ/см 13 кВ/см 14 кВ/см 16 кВ/см
ø40 µm
5.5 мэВ
5 мкВт 30 мкВт 100 мкВт 185 мкВт
11/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

12. Êîëüöåâàÿ îïòè÷åñêàÿ ëîâóøêà
Лазерная Ïàðàìåòðû ëîâóøêè
накачка
Ãëóáèíà δU ≈ 2 ìýÂ
Ðàäèóñ r = 20 ìêì
Âðåìÿ æèçíè τ ≈ 10 íñ
Энергия
4.2 meV Ïàðàìåòðû ãàçà
ýêñèòîíîâ
v = 0.2 · 106 cm/s vs
b = 0.2 · 106 cm2 /(s · V )
ø40 µm
12/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

13. Ñïåêòðû ôîòîëþìèíåñöåíöèè
Îäíîðîäíîå Êîëüöåâàÿ ëîâóøêà
ôîòîâîçáóæäåíèå
intensity, a.u.
10000
FWHM, meV Energy, eV Intensity, a.u.
2000 5000
1000
0
0
FWHM, meV energy, eV
1.4885
1.4900
1.4880
1.4895
1.4875
2.0
1.5
1.5
1.0
0 50 100 150 200
0 20 40 60 80 100 120 140
P, µW P, µW
13/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ

14. Çàêëþ÷åíèå
Ýëåêòðîñòàòè÷åñêàÿ ëîâóøêàX çàâèñèìîñòè
âèäíîñòè ïÿòåí ëþìèíåñöåíöèè îò òåìïåðàòóðû è
êîíöåíòðàöèè ýêñèòîíîâ ñîãëàñóþòñÿ ñ
ïðåäïîëîæåíèåì î áîçåEýéíøòåéíîâñêîì ïåðåõîäå â
ãàçå äèïîëÿðíûõ ýêñèòîíîâF
Ñ ïîìîùüþ êîëüöåâîãî ôîòîâîçáóæäåíèÿ ðåàëèçîâàíà
îïòè÷åñêàÿ ëîâóøêàD ïàðàìåòðàìè êîòîðîé ìîæíî
óïðàâëÿòü êàê îïòè÷åñêîé íàêà÷êîéD òàê è âíåøíèì
ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåìF Îáíàðóæåííîå â êîëüöåâîé
îïòè÷åñêîé ëîâóøêå ñóæåíèå ëèíèè íåïðÿìûõ
ýêñèòîíîâ ñ ðîñòîì èõ êîíöåíòðàöèè ñâèäåòåëüñòâóåò
î ñóæåíèè ðàñïðåäåëåíèÿ ýêñèòîíîâ â kEïðîñòðàíñòâåF
14/1 ļìèí Äìèòðèé Ëîâóøêè äëÿ ýêñèòîíîâ