Корреляция между толщиной квантового ямы и типа

Реферат Лукьянчука Олега студента 6 курса ФТТ
Корреляция между толщиной квантового ямы и типа квазичастицы в процессе
квантования
Настоящая работа посвящена развитию исследований влияния размеров квантовой
ямы на энергию стоячих поляритонных волн. Как было показано в ряде работ, при
достаточно значениях ширины ямы ( LQW ) меньше трех боровских радиусов ( 3a B ), в КЯ
происходит не квантование движения экситона как целого, а движения отдельных
электрон-дырочных пар [1]. В тоже время, как было показано в работе [2] существует
промежуточная область, в которой положение особенностей в оптических спектрах не
соответсвует ни квантованию электрон-дырочных пар, ни интерференции объемных
поляритонных мод. В работах [2,3] так же подчеркивается, что модель интерференции
объемных поляритонных волн применима для описания оптических спектров только при
условии, что ширина КЯ превосходит 10 боровских радиусов экситона ( LQW  10a B ).
Таким образом, КЯ, для которых 3a B  LQW  10a B соответствует «промежуточной»
области размеров.
В настоящей работе авторы попытались исследовать эту промежуточную область в
рамках модели интерференции объемных поляритонных волн. Для этого были
выполнены экспериментальные исследования спектров отражения от гетеросктрур с
шириной КЯ от 100 до 400 nm, выращенных методом MBE. Результаты измерений были
сопоставлены с результатами вычислений спектров отражения в модели интерференции
объемных поляритонных волн в широкой КЯ [2,4]. Отличием данных расчетов от
выполненных ранее различными авторами ([2,4]) состояло в предположении, что ширина
собственного мертвого слоя ( LDL ) не является константой.
При расчетах были введены так называемые «физическая» ( LQW ) и «эффективная»
(eff )
QW
(L
)толщины КЯ. Понятие «эффективной» толщины КЯ связано с тем, что экситон не
может подойти к границе мертвого слоя ближе, чем на ширину мертвого слоя. То есть,
толщина КЯ для него эффективно-меньше на величину 2LDL , чем реальная,
«физическая» толщина КЯ.
Так как предполагалось, что LDL может меняться, то при вычислениях спектра
)
отражения L(eff
QW варьировалась как подгоночный параметр так, чтобы расчетные спектры
совпали с экспериментом (см. рис. 1). Величина LQW при этом измерялась с помощью
электронной просвечивающей микроскопии (ITM). Ширина мертвого слоя при этом
вычислялась по формуле
1
)
( LQW  L(eff
QW )
2
Таким образом была измерена величина LDL и построена зависимость от ширины КЯ
для ям с величиной LQW от 100 до 400 nm, которая представлена на рисунке 2. Как можно
LDL 
видеть, LDL монотонно растет с ростом ширины КЯ в диапазоне LQW  220 nm. При
LQW  220 nm толщина мертвого слоя постоянна. Такая зависимость, по-видимому
связана с тем, что
0.47
calculation
experiment
20
15
LDL, nm
Reflectance, arb. units
0.46
0.45
10
eff
LQW =117nm
5
0.44
0
1.515
1.520
1.525
1.530
Photon energy, meV
Fig1 Experimental (bold line) and
theoretical (thin line) reflectance
spectra. The theoretical spectrum
was calculated in the framework of
model considering interference of
bulk polariton modes for an
effective QW thickness = 117 nm.
Inset shows the calculated and
experimental spectra in the region
of fundamental optical transition
100
150
200
250
LQW , nm
Fig2 Change of the value of the
dead layer of intermediate"
quantization.
Dots
are the
values of
dead
layer in
the
quantum
well
dtermined
according to formula
References.
[1] R. Dingl, W. Wiegmann and C. H. Henry, Phys. Rev. Lett., 33, 14, 827 (1974)
[2] D. K. Loginov, E. V. Ubyĭvovk, Yu. P. Efimov, V. V. Petrov, S. A. Eliseev, Yu. K. Dolgikh,
I. V. Ignat’ev, V. P. Kochereshko and A. V. Sel’kin, , Physics of the Solid State, 48, No. 11,
2100–2108 (2006).
[3] N. Tomassini, A. D’Andrea, R. Del Sole, H. Tuffigo-Ulmer and R. T. Cox,
Phys. Rev. B, 51, 8, 5005 (1995)
[4] V. A. Kiselev, I.V. Makarenko, B.S. Razbirin, I.N. Ural'tsev, Fiz. Tverd. Tela 19, 8, 1348
(1977) [Sov. Phys. Solid State 19, 8, 1348 (1977)].