Пространственное распределение экситонных конденсированных фаз в полупроводниковых квантовых ямах во внешних полях

Abstract

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.