Экситоны в низкоразмерных структурах с немагнитными и полумагнитными барьерами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГО од

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ■ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.А.Ф.ИМФВ

На правах рукописи

КАВОКИН Алексей Витальевич

ЭКСИТОНЫ В НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУРАХ С НЕМАГНИТНЫМ И.ПОШАГНИТНЬШИ БАРЬЕРАМИ .

(Специальность 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков)

Автореферат диссертации на соискание учекой степени кандидата Физико-математических наук

Санкт-Петербург 1993

!?абота вйтюяпена вФизито-техничзсуом институте'им. А.<1'.Ио-3$е Российской Акадэшм жук.

доктор ^из-шт. наук, проГ', Ё..Ч.Нвч°П!С0,

доктор физ.-мдт. наук З.А.Коссбукчя,.

-мат.. каук Г.'Э^Глинокши

3,-И от е ,;о у ргс.ьил госуда;.-ствеш-нй ушперситет.

\"ач?1та состоится "¡*э" КО'АВрЧ Х-,93 г. в ^Н час. на засзданки ыецйэлизировбниого ' совета ;£Ю03.23.01 при Физию- ..••• тсяничэско... институте ил. А Л1 .Иоффе РАН по адресу: •.•194(521, •:' ^анкт-Пегербург, Политеягпчзекая -ул., 26, МИ им. Л.^.йо^ло . Ш по адресу: 19-3021, Сачлт-Петврбург, Политзхничзская ул., 23, ФГЛ га:. А.ЬЛ10?<ре РАН.

С диссертацией моино ознакомиться, з библлотеке ¿нйчко-гехп.гчсского института шл. А.З.аоффа ?<". •

АзгоДОдею рпсмзхан ^Т^ГА Х'.СЗ г:

Научный руководитель:

01ж.'Дальше оплонеьты:

Ведущая организнр,'1я:

У^еяьтй секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук

■Г.С.Крт*

СБ1уШ ХАЙМТЗНаЯШ РАБОТЫ Актуальность теш.

Возникновение ноклх классов полупроводниковых структур, таких как квантовые- яш, сверхреюетки, ешнтошэ провода и квантоше точки, потребовало здекватйогс теоретического описания энергетических состояний носителей и экситонов в этих структурах. Не менэе шжой является задача расчета макропараметров исследуемых систем, та:мх как коэффициенты отражения и поглощегшя света, фотопроводимость, магпнтосопротивлс-ние и т.п. в зависимости от электронной структуры, а такхе волновых функций свободных носителз'1 и экситонов в квантово-раэмзрных структурах.

Наиболее мощным экспериментальным методом изучения экси-тонной структуры является оптическая спектроскопия. Однако расшифровка спектров фотолюминесценции, отражения' и поглощения света является часто слошоЛ задачей. Один из путей описания спектров отражения и поглощения вблизи' частот акст-оышк резонансов в квантовых ямах, и езерхреивтких предлагает теория нелокального диэлектрического отгдика [1,21. В частности, она, дает возможность, анализируя частотную зависимовть коэффициента- отраженна вблизи океитонного резонанса, с хорошей точностью получить продольно-поперечное расщеплете или сил;- осциллятора экситона - величину, прямо зависящую от геометрии эксито:;-нол еолнобоЯ функции.

Вместе с: тем, оставался ряд иопроеов, связанны* гак с рас-четомэкситонних состояний в полупроводниковых гетеростгзу-п'у-рах, так и с расчетом соот'ветстг-унзцих спектров резонансного

- 4 -

оттллошя. Так, в последние годн появится рад бкспешиеяталь-ных работ- пс оптичосдой спектроскопии ьового класса квазиод- . номерных структур - кваитотвс проводов или решеток квантовых проводов [?,Л. До псслйдглзго времени не было получено теоретического описания спектров отражения света о? структур, с квантовыми ироводамя и »гванговыш точками, оставалось неяо-ш, как сказывается на редиацкошок времени лсиэни и силе осциллятора экситона дальнейшее понижение размерности системы, по сравнений с квантовой ямой.

Другим перспективны?* вправлением -физики эксктоков является исследование структур с полумагкитными барьерами, таких как , обладащих уникальными магнитоопти-

ческиш свойствами [ б] . С точки зрения спектроскопии отра-.•¡ожия, наибольший интерес представляет тот факт, --ото приложение вяеаи.то магнитного поля к такой структуре приводит-к фоктивкоц;- изменению вдсс/ы оатэьеров для электронов к дырок, что делает возможным магнктоиндуцированный переход тип I -тип II, когда область, являющаяся для електрсна. потенциальной. яиой, становится барьзро?д дая дорш.-Несмотря на наличие рада эксперлментальшЕС и теоретических робот, поевдцекнкг. структурам с -полумагнапзш барьером, зависимость такого 'важного эк-сигошгого параметра, как - сила • осциллятора, от. параметров еггуэтурц и внешнего маг'-шгяого поля.не бала проанализирована.. Оставалась кевгкакеянаЯ роль э-^зкта "куяоновской ша" - до-. псвытеяыюЯ >1окаллза:;:т дерочиой волновой функции в кулонсз-г.пои потежлала, созда шоу 'электроном. Кеяду то«,, этот, э^фзкт кетчеил« з области парохода т:гп I - тип II.

Требовались сакке рларлбетагь яоеледоеагйлг-ную -Твари«. с-к- ;

- 5 -

сит0иных состояний (основного и возбужденных) при исфеходе тип Г - гш II в гетероструктуре, в частности, проанализировать возмо;шость Нормирования пространственно непршого экси-тонного состояния. В квантовой яме с полупапштным барьером такое непрямое состояние монет быть сформировано за счет "втягивания" дырочной волновой функции ч барьер при образовании магнитного полярона. Такой интерфейсный магнитный полярон был описан теоретически С б] , однако никогда не наблюдался экспериментально. Имеющиеся экспериментальные данное описаны в модели центральносимметричного экситонного магнитного полярона. [7,8]. Критерий реализации как'такого, так и интерфейсного поляронных состоянии до сия пор Получен не бшш.

• Перечисленные выше проблемы экситонной теории низкораэмер-ных полупроводниковых гетероструктур определяют актуальность теш диссертационной работы, целью которой явилось теоретическое описание экситонов в полупроводниковых квантовых ли эх, сверхрегаетяах, квантовых проводах к квантовых точках о немагнитными и иолумагниттми юттозицнонцнмп иатериршаип, а тлкку расчет спектральной зависимости коэ<№щц*нта отражения «вата от этих структур.

Научная новизна работы эаклпчаетсн в топ, что в меЛ впервые:

- Рассчитан коэффициент отражения свет оу реяетки пантовых проводов и системы квантовых точек, регулярно упаколчч ■ ных в плоскости. Найдена снли остцишгеора и рядяагиончое время жизни экситона в этих структурах.

- Проанализирована ависимость силы осциллятора ш:сИйн.э

•V 6 -

о'! ширины квантовой ш в области узких квантовых ям с учетом н^параболк^ности олектронной дисперсионной зависимости.

- Найдена зависимость силы осциллятора и энергии связи ос-новного-и возбужденных экситоиных состояний в квантовой яме ы внешнего магнитного поля.

- Получен критерий йоршрования интерфейсного ыагнлтно го* полярона в КБантоБоЯ яме с полумагштннм барьером.

- Описана структура экситонного спектра в квантовой яме в окрестности-перехода тип I - тип II.

- Исследовано влияние электрического и магнитного полей на волновую функцию дырки в квантовой яме с полумагнитным барьером вблизи точки перегода тип I - тип II.

Научная и практическая значимость работы состоит.в том, что в ней разработана методика, позволяющая по спектрам отрадения света получить информацию.о характеристиках экситонной волновой функция в системах квантовых проводов и квантовых точек, построена теория, позволяющая идентифицировать экситон'.ме лини* в спектра,* сверхреаетои и квантовых ям вблизи точки переходе 'Шп I - тип II, получен критерии возтшости экспериментального нао'ладения интерфейсного магнитного полярона.

Апробация работы. Основшэ результаты диссертация докладывались на 5-й !,'е„-дукародной конференции по соединениям 11-У I' (?амаио, Япония, 1991 г.), 21-й Международной конференции по физике полупроводников (Пекин, Китай, 199°: г.) , 6-й.Мездуна-¿»диоЯ конференции по сверхрешегкам, Ш1крсст».уктурам и шм-ир,¡борам 'Китай, И.-:^ г.) , 3-й ¡Лепадународной конференции по оптике »«сифонов я кзгаггосоразмерных системах ( ыо!пеяье, ФраН'

- ? -

ция, 1993 г.) , а такжо на.семинарах МИ им. А.Ф.Иоффе и университетов городов Вюрцбурга, Парика, Нониелье,Гренобля, Нации, 'в Федеральной политехнической школе г. Лозанна.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликована в 14 статьях (9 в научных журналах и ^ в материалах международных конференций). Список публикаций приведен в конце авторе^«« рата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Объём диссертации! составляет 123 страницы машинописного текста, в том числе 18 рисунков и список цитированной литератур! из 61 на, .¡еноваш*.

Основные .олоаения, выносимые на защиту.

1. Коэффициент отражения света от решетки бесконечных- квантовых проводов и от системы квантовых точек, регулярно рлеполо-кеышх в плоскости, имеет, в зависимости от взаимный ориентации плоскости поляриэшдеи света и осей симметрии структур!!,

от одного" до трэ?: розонанстшх членов воЛ1 юн частоты каздого экситонного резонанса. Коэффициент отракои.чл света Б-полярн-зацип имеет не больше 2-х резонансов.

2. Сила осциллятора экситона в одтмчиой .(типовой ¡шг аеш нотонцо зависит от ширины ямы, достигая максимума, выявите? вуицего наименьше:^ значению боропского ре.диуса. экептона в плоскости ями.

3. Иепархболичность дисперсионной зависимости электрона . сверхреиёточной нниизопе обусловливает усилекш- роста силы осциллятор. экситона о увеличением периода сверлооиеткн.

- о -

'• Магнитное поле, перншщннулярное плоскости квантовой ямы, сжимая энситонную волновую функцию в плоскости ямы, вызывает {ЮОТ энергии свяэ".' и силы осциллятор основного и возбуздён-шлх экситонгщх состояний.

5. При образовании магнитного полярона в квантовой яме с по-, лутг шшми барьерами монет произойти спонтанное нарушение симметрии эксягонной волновой функции и смещение центра тяжести волновой функции дырки к одному из интерфейсов. Формулируется критерий устойчивости центральносимметричного состояния магнитного полярона, связываюрй параметры квантовой ямы, температуру, величину и направление внешнего магнитного поля.

6. Вблизи точки переходе центрально-симметричный- интерфей-сннЛ экситонный магнитный полярон слабое электрическое поле, перпендикулярное плоскости ямы, способно вызвать значительное искажение дырочной волновой функции, которое приводит к резкому падению силы осциллятора экситона с ростом электрического поля.

7. Индуцированный внешним магнитным полем переход тип I - тип ТТ. в .вантовой яме с полумагнмтным барьером сопроводдается падением силы осциллятора экситона и появлением дублетной структур: в спектре отражения, обусловленной и е^ЬЗ экпи-

опгогп! резонансаш.

содеж/ШЯ Рлвоты

По. сведении обоснована актуальность теш, сформулирована -цель дг.ссгртацни, иалсимш оснэпчне положения, • выносимые на защиту,

- 9 ~

дан краткий обзор полученных результатов.

Первая глава является иводноЛ. В пой рассмотрены основные теоретические подходы к ршеклга задачи о резонансном отралсеяип' света от полупроводниковая гетероструитур, Сформулирована теория нелокального диэлектрического отклика, позэоляюцая связать опткчосже свойства системы с геометрией йкситошшх волновых функций. Получены критерии применимости. приближения гомогенного резонансного слоя для структур с квантовыми ямами и сиерхре-шёткамл. Выведены в общем виде выражения для силы, осциллятора • а^ептона в одиночной кваитовой лш и сверхрешеткз.

Теория нелокального диэлектрического отклика предусматривает решение уравнений Максвелла для распространения света в среде вблизи частоты экситонного резонанса о учётом нелокдль- , ного вклада выделенного экситонного резонанса в диаю.ктричес-кую поляризацию • Для акечтона в квантовой яме

и)„ -СО - о • £ & - диэлектрическая постоянная, Ост ~ продольно-поперечное • расщепление (сила осциллятора) эксктона в трёхмерной кристалл?, Я® - боровешй радиус »коитона, -.резонансная частота,Г* -нерадисуционноз затухание экситоиа.^ву -гкенгошая огибающая ■при одинаковых координатах ялектрсна и дырки, Е. - элекгрччбе-кое поле световой волны.

. Методом (ТунвдиЗ Грина система уравнений Ытссволжг решена дая случаев нормально го и наклонного ( 5 - и р-ш»шркчацкг ) па-

дения.сиета.ла структуру.с 'да.<лроэой яцой. Рассчитал коаЭДици-011Т отражения света от структура с кздитозой ямой вблизи частота экейточшго росочш'са.

Простые методоы расчета частотной зависимости коэффициента отражения сзета валяется приближенив постоянного поля. В этом приближении в выражение для вторичной волны в среде вместо ис-гпннэго полп £ подставляется поле первичной волны Е» . В этом случав коэффициенты отраяения света 5- и р-поляризаций имеют вид:

' V «¿¡г '

I .о Г5 , Г - экситонное радиационное; затухание'в соответствующих поляризациях* Радиационное затухание обратно пропорционально редиациошому времени жизни экситона и прдмо пропорционально силе осциллятора экситона в квантовой яме, которую дажио определить в вида:

где 01 - оирина квантовой амы,^ ■ 2-компонента волнового чектора света.

Для периодической цепочки квантовых кы задачу об отриКе-нч!! зйета удобно решать в приближении элективной среды с локальной диэлоктрттческой проницаемостью. В этом случае коэффициент огра^ешш монет быть поручен с использованием одних лишь формул Френеля и закона Сяеллиуса. Критерии применимости приближения аЭДвктишой срзды, связывазоцио силу. осциллятора и четадиационгае затухание, а такхэ период структуры и.длину г.элш свзта, оказываются .выполнены для реальная структур, последу зжх на эксперименте.

Во второй глава с использованием теории нелокального ди-

электрического отклика рассчитан коэффициент отражения созта S- и р-поляризаций от периодических структур, составлен!«* из бесконечных квантовых проводов и квантовых точек. Наедено радиационное время жизни экситона в этих системах, а такие в одиночном квантовом проводе и квантовой точке. Результаты сопоставлены с да!пшют, полученными из анализа спектров отражения света от структура с квантовыми провода:.««.

Рассмотрим для определённости решётку параллельных прямоугольных квантовых проводов или периодическую систему прямоугольных параллелепипедов (квантовых точек) , регулярно расположенных в плоскости. Решение уравнений Иаксвелла для света, падакецего на такие системы, мояет'быть найдено мотодом функций Грина, которые в ^-продев .ачении имеш простой вид:

. — QWW . . -QO ^ J

й-с^ч "к'-щч- (5)

соответственна, для квантовых проводов и квантовых точет: (S - площадь, V- объёи образца).

После ряда шюгадок можно получить коз!<1.чциопт отражения света от этих структур, который будет со;.?п:.ить, в общем виде, два или три резонансных члена для света S - п р-иоляризапии, соответственно. Зги реэонанш нокно связать с продольным пи-ситоном и одной или двумя поперящшми подяритонпиии модами

Метод позволяет сравнить радиационное затухание и гремя жизни экситона в.квантовой яма, рашитьз квантовых проводов п euerem каантовых точек. Для простейного случая, при нормально»! падении, света и в приближении бзекопечно высоких барьер}?. для радиационного времени шзни получено:

для. квантовой ямы,

ь ггеаГ . (бб)

для квантовых: проводив и

для квантовых течек. Здесь - боровский радиус эксито-

на в квантовой яые (квантовом проводе) , с! - период рзшёткн пр.зодов, ' периода системы точек,

О*

^ 2 •

Наймэнн татке радиационное затухание и врешс кизни экситона одиночном квантовом проводе и одиночной квантовой точке. Результаты теоретического расчёта сопоставлены о экспериментом по резонансному отражению света от фасетированной оэерхреше^ки

„ в которой один из слоев

де./ь.

содержит одномерные кластеры Со Аз . Обработка споктра отражения вблизи частоты экситонного резонанса, связанного с кластера я, даёт величину радиационного времени гжз>к эксито-на Т рз , Это существенно короче, чем характерные радааци-окше времена в дв^иериых системах, и оказывается в разумном соответствии с теоретическими оценками. Если принять во внимание, что, очевидно, два сгабоовяваняых одномерных экситона "садят" на каздоы кластере - в Еврхнем и тянем слое Са'А$ , расчетная величина Т составляет 4+5 . Укорсчеше радиационного времени шзш эхоигона о одномерных системах по оравт-кк» с дзукернныи вызвано более сильной локализацией экентонней волновой функции.

■ . - 13 -

о третьей главэ силс. осциллятора экситоиа вычислена к^к функция ширины КЕантовой тм и периода сБеркретоткк для системы СУТе/СЛ^Мо/Тё. . Результат сопоставлен с экспериментальными данными. Проанализирован эффект дополнительного квантования дырки в цужоновском потенциале, создаваемом электроном, а также роль "размазыва'мя" электронной и дырочной волновых функций за счёт их проникновения в барьер в очень узких квантовых ятх. Для СЕерхрешётки рассмотрено влияние непараболич-ности электронного дисперсионного спектра нч силу осциллятора экситона. Проанализировано изменение энергии связи и силы , осциллятора различных экситенчых состояний в неыапгитной квантовой яме под действием магнитного поля. Этот расчёт применён к описания "веерной диаграммы" экситонннх переходов в квантовой яме СоАз/Ае&пА* .

Сила осциллятора зкснтона в квантовой яме даётся в облаем виде формулой (3). Д«я достаточно узких ях экситснная волновая 'функция (Тракторизуется, и сила осциллятора мл&зт быть представлена х;ак

, ТГОл (11 -1г

■и* ЫЪ < < (?)

где ^(х)- функци: относительного двивения электрона и дырки в плоскости яш, Ци - интеграл петхзкрития электронной и дырочной огибшацих по нормали к плоскости яш. 3 двумерном приблч-женш! Ко) определяемся боровским радиусов дверного экситона и не зависит от сиринн яш. Более тошшП учёт кулоковско-го члена в уравнении ¡Прсдапгера для экситона в коачтовок яме пгаводпт к двуи эффектам: сюровский -радиус экоитода в плоскости становится отличным от дьумериого и милгппгт зависеть от оириш я:а1; днрочнги1 (и в меяш&Т степени эягю-гмкпая ) - огибагогая пг'ясяллл к- хтзсксс^я яш деф-7р;этруе?л-я, 'по пулю-

днт к.коррекции (эцфехт "нулоновской яш'). АО

Bio. I. Сила осциллятора экситона в квантовой яие Cd То/ CJjj^jHrto JSTe как фушщия ширины ямы а . Круиками показа-. 1Ш эксперименталтые значения. Сплошная линия - расчёт в мо-дэли двумерного экситона; луиктихыая линия - расчёт с учётом-о^ректа "гслоноржой яш" и квазидпуморности экситона в плоскости. На вставка изобразила квантовая ша с реальнш комбинированным потенциалом для дырки.

Внешнее магнитное поле, перпендикулярное плоскости квантовой яш, сжимает волновую функцию относительного дви-нвния носителей в плоскости, что приводит.к сублинейному росту энергии связи и суперпинойноцу росту силы осциллятора основного и возбуждённых экситошивс состояний. Расчёт энергил связи различных окслтог.ш:;: состояний в зависимости от магнитного поля даёт возможность из экспериментально измерении*

"веерных диаграмм" [эЗ выделить реальную динамику уровней .Ландау и определить массы носителе« в исследуемых системах. Г&счёт в приближении сильного маг.гитного поля позволяет получить в явном виде зависимость энергии связи различных экситон-них состояний от магнитного полл и ширины квантовой ямы.

В четвёртой главе проанализированы условия перехода вк-ситона в квантовой яые с полумагнитным барьером из состояния с централ ьносишетричными электронной и дырочной волновыми Специями (пространственно прямой экситон) в состояние с несимметричной дырочной волновой функцией, смещённой к одной из гето-рограниц (пространственно непрямой экситон). Такой пероход возмоаен в квантовых шах с полумагнитным барьером за счёт втягивания дырки в барьер при образовании магнитного полярона. Получен критерий устойчивости пространственно йряиого экситочного состояния в зависимости от высоты барьара, температуры, величины и направления внешнего магнитного' поля. Проанализировано влияние внешнего электрического поля на экситонную волновую функда.

Кроме того, рассмотрена модификация'различных »нситонинх состояний вблизи тошен перехода тип I - тип II на приме кз систем С4Те/^,Мп)Тс , где такой пероход молет быть магнито-ивдуцирогаянш. Развитая теория примечена к описания экспериментально измеренных зависимостей силы осщшшгэра от магнитного поли в квантовых ямах с полумаггтнтнш барьером.

Магнитный полярой - то есть область локального «ферромагнитного упорядочения спинов магнитил* иона», поляр*зеванию: за счет обменного взаимодействия со спиной иосытеяг, - в квантовой яме" подумапеггным барьером формируется а р?эулмаг9

- 16 -

проникновения хвостов еолноеой функции дыр:ш в барьер. Маг-нитоподяронный эффект описывается введение:! в уравнение Шредкн-"гера для экситона в квантовой яме оператора, ошшызаюцего обменное взаимодействие дырки (рассматривает обычно только дырку, т.к. обменная конотанта для елеитрона з наиболее гюцуляраых полумагштных материалах гораздо меньше, чем дчя дырки) с магнитными ионаш:

гДв П<?*- -^^—-гт—л—----/ р " ооме£шая константа,

«с* - эффективная концентрация магнитинх ионов,; ириявдапциэс • участие в,обменном взаимодействии, 0 - спин дырки, Н^,?)- её волновая функция,<32> средняя проекция спина магнитного иона, поляризованного обыешшм полем дырки Не>, на ось квантовой я^Шс Член (8) делает экситонное уравнение Шредикгепа не-' линейный, что позволяет реализоваться как центральносивдетрич-шг1, так и нескшетричным решениям.

Критерий реализации пространственно прямого или непрямого экситокного состояния в этой случае находится следующим оо'ра-301Л. Ищется вариациошюе решение уравнения Шрэдингера в классе центральносимызтричных функций. Затем исследуется устойчивость . этого решения относительно слабого смещения волновой (функции дырки-вдоль ози Е . Легко показать, что централ ьносиммзтрич-чое решение устойчиво, если

1 >° • (?>

6 г* 12«*о

> где Г - полная свободная энергия системы,- смещение. Критерии на температуру, внешнее магнитное поле, .-параметры кышго-; • •во'.; яш находятся и» неравенства (9) путём расчета свободной

F - 17 -

энергии г как функции перечисленных параметров. Повязано,

что в квантовых ямах СЛТе/((У,Н»»)Тё , где магнитил! полярой наблюдается на эксперименте, чентралыюспимет-ччное решение устоит во, главным образом, благодаря э-Т^екту "ir/лоповскои ямы".

Если исключить магнитополяронный эффект, гамильтошан г ген-тонного у^авненкя Шредингера остаётся симметричным отноептедь-но центра квантовой ямы и,следовательно, решения должны характеризоваться определённой четностью. Вблизи tovkii перехода тип I - тип II, когда валентная зона становится почти плоской, дырочные состояния определяются .главны]л образом потенциалом "кулоповской яда". Это даёт возможность находить достаточно сложные дырочные огибающие аналитически, аппроксимируя потенциал "кулоновской аы" параболой и рассматривая потенция." квантовой яш как возмущение, смешивающее чётные (нечётныеj днроч-нне состояния.

На pic.2 показан расчёт силы осциллятора eibbl (основного} и ei К КЗ экептониых состояний в завпсгсмости от высоты барьера для дырки. Видно, что сила осциллятора. основного состояния падает при переходе я квантовой яме типа II, в то время 1ак eiV»Vi3 состояние возгорается, так что полно о;- тде-ть появление дублета в окрестности экситонного роэоканса в снок-трая отражзшгя и погло:.\е;ягя при переходе тип 1 ■ т'т. II. Ставивши ]>асчёта с экспериментом по падению си;ш оепчлля': эрл основного экситояиого состояния с увеличением :nrfb:v юго поля о квантовой яме СйНе/ГС^Мп)!^ позволязт оценить othowo-!ше пакета вало.ггной зоны в с гей структур« к еумтрноку раз-' пупу гон как (14±3)54.

-10

-го

Rio. 2. Зависимое.?ь силы осциллятора eihlii (i) и eiKW5 (ß) экситонных состояний ov высоты барьера для дырки' вблизи точки перехода тип I - тип II в квантовой дае Cd Те/Cd гаишной 20 А. ________

В за1Шочени.. привадятся основные результаты работы, котор;е состоят в следующем:

I. Получено выражение для коэффициента резонансного от1_шсе-ннд света от структур с решёткой киантовых пговодоз или с системой квантовых точек, регулярно упаковашшх в плоскости. Показано, что в зависимости от взаимной ориентации плоскостл поляризации света и осей симметрии структуры в коэффициенте oi • рахх'ния молот быть от одного до трёх резонансных членов. Рас-считаш сила осциллятора и радиационное время амзнп окситоиа я лшисншсш от периода и других paaucpißrc гкфамотрои сгрук-

2. Рассчитана сила осциллятора и энергия связи экситона в структурах с одиночной квантовой ямой и периодических геторо-струнтурзх в магнитном поле. Учтены эффекты трехмеризахрш экситона в узких кзантовых ямах и короткоперюдннх сворхрешёт-ках, а также дополнительной локализации дырки в кулоновсном потенциала, созданном электроном. Для короткоперподной сверхрешётки учтена непараболичность электрошлой мииизонн.

3. Найден критерий образования интерфейсного гапштного поля-рона в квантовой яме с полумагтшрнш барьером. Проанализировано влияние внешнего магнитного поля на этот критерий: поле.параллельное интерфейсам, как и эффект "кулоновской ямы", затрудняет образование интерфейсного полярона, а поле^перпендикуляр-ныз яме>- облегчает его формирование.

1. Показано, что в квантовой яме переход тип I - тип II сопровождается резким паянием силы осциллятора'основного экситон-иого состояния б1кКЗ и возпоранием эгсситона . Из

сравнения расчёта с экспериментальной зависимостью силы осци. • лятора от магнитного поля установлено, что расрыв валентной зоны в структуре СЛТе/С^М^Тё. составляет (14*3) з< от суммарного разрыва зон. Показано, что в квантовой яме типа II с небольшой величиной барьера доя дырки слабое а-гектрпческое пояс ио:хег внзиать сильный сдшг центра тяжести дырочной волновой функции кс оддацу из интерфейсов, что приведет л рооко»у падению силы осциллятора энситоиа.

0снов1тыэ результат» диссертации опубликовав б

4..Кавокин Л.В., Несвшский А.И., Сейсян Р.П., Экситоны в полупроводниковой квантовой яме в сильном магнитном поле, ФТП, 1893, Кб, о.977-989.

2.Ivchenko E.L., Kavokin A.V., Koohereshko V.P., Kop'ev P.S., t.edentsov N.N., Exciton Resonance Refaction fron Quantun Well, Quantum Wire and Quantun Dot Structures, Superlatticee and Hierostruetures, 1982,v.12,N 3, p.317-320.

3.Kavokin A.V., Koohereshko У.Р., Pozina G.R., Uraltsev I.H., Yakovlev D.R. Landwe! г G., Bioknell-Tassius R.H.,Waaa A.,Effe t of the Coulotio Potential on Hole Confinenent in II-VI Quantue Walls, Phys. Rev. В 46, 1992,H15,p.9788-9792.

Ivohenk'. E.L., Kavokin A.V., Koohereshko V.P., Pozina Q.R., Uraltsev X.H., YaUovlev D.R., Landwehr G.,Bicknell-Tas6iue Я.Н., Exciton Osoillator Strength in CdTe/(Cd,Mn)Te superlattices, Phys. Rev. В 46, 1092, p.7713-7725.

5.Koohereshko V.P..Ivchenko B.L., Kavokin A.V., Kop'ev P.S., Ledentsov U.M., Exciton Resnance Reflectivity Study on Quantun Well Wires, Les Edition de Physque, to be published.

6.Ribayrol A., CoQuillat D., Kavokin A.V., Lascaray J.P., Zhou H.P., Sottonayor-Torres C.H., Lunn В., Ashenford D.E., Mafciietorefleotivity Study of Type 1- Type Ii Transition in CdTe/CdMnTe Quantua Wells, Les Edition de Physique, to be published.

Vi cent P., Kavokin A.V., Raymond A., Lyapin S.G., Zekentes, л.., Dur D., Кг.ар 4., Oscillator Strength of E1HH1 Exoitoniq Transition as a Func ion of Magnetic Field in Modulation Doped GaAlAt GaAs Quantum Wei'', Les Editions de Physique, to be published.

&.Ивченко E.Jl,, Кавокин A.B., Экситоны и примесные центры в полупроводниконой сверхрешв' ;е в методе эффективной массы,ФТП,1991, Т.25, в.10, с.1780-1786.

Э.Ивченко Ь.Л., сСавокин A.B., 0тра*еш света от структур с квантовыми ямами, квантовыми проводами и квантовыми точками, ФТТ. 982, т.34, Н8, 0.1815-1822.

So Pozina ß.R., Kavokin A.V., Koohereshko V.! ., Uraltsev I.H., Ya ovlev D.R.. Landwehr G., Bicknell-Tassius R.N., WaagA.. Osol. istor Strength Study of the 2D-3D Exciton Traneition in 0dTe/(Cd,"n)Te Quantum Hells and Si.per lat* ices, Solid State CoiiBun. , V.61, H 9, p.639-642.

Ц.Pozina G.R., Kavokin A.V., Kocher ^shk'o V.P., Uraltsev I.H.. Yskovlev D.R., Lanc.wehr 0., Bioknell-Tassius R.N., Waag A., ftesona зе Reflectivity Study of Exciton Oscillator Strength in CdTe/(C^,Hn>Te Cuantun Welle and Superlattices, Jornal of 'Crystal Growth, 1992, v..17, p.877-881.

l2.Ivoh.mUo K.L . Kavokin A.V., Kocherechko V.P., Uraltsev I N.,' .akovlev D.R., 1>.1сЛпе] 1-Tassiua R.N..Waag A., Landwehr G. , O.'ant Ose 1 lator Strength c.f Kxritcns In CdTe, CdMn)To Quantun Wells, Prop of 21;:t Jul. Conf. on Physics of Senieond., Bejiiig. China, 10ii2.

HavoUin A.v.. The I,ire-Tine of Quasi-Free Exciton Magnetic Polaror» in a Quantum Well with SemimaEnetie Barriers, Т.эз Edition de Physique, to be published.

4^ Kavokin A.V. Stability of the Magnotic Polaren States in T40-plinon3ipnal Semimagrmtic Hol.eroRtruot.uies, Phys. Rev. B, to be published.

Цитированная лчтзратура:

i, I *o}»e(lka B.L., Kosobu^in V.A., Kochsreshko V.P., Urp.Itso'/ 1.Й., ¡Sxpiton Longitudinal-Transverse Splitting in GaAs/AlGiAr; SuperXetfioei, Solid State Соиюип., 1389, v.70, p.529-535.

¿.Иочанко Е.Л., Экситонные гшляритони в пвриодических структурах с квднгорыми ямами, 4-ТТ, 1991. т.93, N8, с.2о8Э-23йЭ.

З.КоЫ (1., Heituann D. , Grambow P., and Ploog К., One-DlinenSional Magnetoexoitons in GaAs/AlGaAs fluantun Hiras Phys. Pev. Lett., 1989 v.83, p.2l24-212B.

V-Cotzel R.< Ledentsov H.H., Daweritz H.A., Hokenstein H., Plpog Ji,, Direct Synthesis of Corrugated Super lattices on Non (100) Gjriented Surfaces, Phys. Rev. Lett., 19e9,v.62, p.466-470

S-Kutyl p., Ossau W., Haag A., Bieknell-Taeeius B.H., Landwehr G.,Optical Characterization of II-VI Quantum Molls CdTe/Cd Kn Те, i.C^ibtal Growth, 1992, v.117, p.871-873.

i.Jl-We^ Wu, Nurmikko A.V-.Quinn J.J., Excitons in Seinimag'netic beniooritjuotov Quantum Hell Systems: Magnetic Polaron Effect, Fhys, Rev. В 34, 1986, p.1000

.7. YaHovlev D.R., Kavokin K.V., K&vokin A.V., Uraltsev I.H., Landwehr ö- Pohlmnnn A., Osnau H., Heaß Л.. Bicknel 1-Tassiiis H.N., Тно-D imensionsl Hagnet.ic PoJaron Formatiert in Thin CdTe/(CdHn)Te Quantum Wellr,, t'roo. of 21st Int. Conf. on Th^sios of Sejiicond. , Bejing, 1092.

.'¿.Kavokin A.V., Kavokin K.V., Theory of Тно-ГН«>епя1опя1 Magnetic Polaron in an External Hagnetic Field, S^wicrnd. Science ari,d Technology, 1332,v.O, p.191-198.

'9 Ильинская Я.Д., Кохэновски. С.И., Свйсяи Р.П., Осциллирующее магнитопоглащение в многослойных структурах с квантовыми ямами, ФТП, 1993, т.27,HI, с.82-91.

РХП аиЯФ,8ак.620,тнрЛ00,уч.-ПБД^1.1} IJ/X-I993 г. Бесплатно

я ох а и V с