Колебания конденсата электронно-дырочных пар в экситонных ловушках

Abstract

В двухслойных системах в результате спаривания пространственно разделенных электронов и дырок может возникать сверхтекучее состояние. В пределе малой плотности электронно-дырочных пар сверхтекучее состояние может быть описано нелинейным динамическим уравнением. В работе приведен микроскопический вывод такого уравнения для волновой функции конденсата электронно-дырочных пар в сильном магнитном поле. Это уравнение обобщается на случай приложенного к системе электрического поля, а также на случай пространственной вариации состава полупроводника, образующего проводящие слои. Решение динамического уравнения дает частоты собственных колебаний конденсата электронно-дырочных пар в экситонных ловушках, созданных электрическим зарядом или вариацией состава полупроводника.

В двошарових системах внаслідок спарювання просторово розділених електронів та дірок може виникати надплинний стан. У межі малої щільності електронно-діркових пар надплинний стан може бути описано нелінійним динамічним рівнянням. У роботі приведено мікроскопічний вивід такого рівняння для хвильової функції конденсату електронно-діркових пар в сильному магнітному полі. Це рівняння узагальнюється на випадок прикладеного до системи електричного поля, а також на випадок просторової варіації складу напівпровідника, що утворює провідні шари. Рішення динамічного рівняння дає частоти власних коливань конденсату електронно-діркових пар в екситонних пастках, які сформовані електричним зарядом або варіацією складу напівпровідника.

In two-layered systems there may occur an exciton superfluidity due to the pairing of spatially separated electrons and holes. In the limit of low density of electron–hole pairs the superfluid state can be described by the nonlinear equation of motion. The paper presents a microscopic derivation of this equation for wave function of electron–hole pair condensate at high magnetic field. This equation is extended to the case of electric field applied to the system and to the case of spatial variation in composition of the semiconductor forming the layers. Solving the dynamic equation provides collective excitation frequencies of the condensate in exciton traps created by electric charge or by variation of the semiconductor composition.