МНОГОЧАСТИЧНЫЕ СОСТОЯНИЯ И ФАКТОРЫ, ОСЛОЖНЯЮЩИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ НАБЛЮДЕНИЕ КВАНТОВОЙ КОГЕРЕНТНОСТИ В ЭКСИТОННОМ ГАЗЕ КВАНТОВЫХ ЯМ SiGe/Si
Багаев В.С., Давлетов Э.Т., Кривобок В.С., Николаев С.Н., Новиков А.В., Онищенко Е.Е., Пручкина А.А., Скориков М.Л.

Поступила в редакцию: 27 Апреля 2015

DOI: 10.7868/S0044451015120147

DJVU (737.2K)

PDF (2720.7K)

На основе измерений стационарной и разрешенной по времени фотолюминесценции исследованы свойства экситонного газа в квантовой яме второго рода Si_0.905 Ge_0.095/ Si толщиной 5 нм. Показано, что несмотря на наличие барьера для электронов в слое Si_0.905 Ge_0.095, при низких температурах энергетически наиболее выгодным состоянием электронно-дырочной системы оказывается пространственно-непрямой биэкситон. Такой биэкситон, характеризующийся временем жизни около 1100 нс и энергией связи около 2.0-2.5 мэВ, состоит из двух дырок, локализованных в слое Si_0.905 Ge_0.095, и двух электронов, преимущественно локализованных в кремнии. Показано, что формирование биэкситонов определяет спектры низкотемпературной (5 К) люминесценции для широкого диапазона плотностей возбуждения и не позволяет получить газ экситонов, в котором существенны эффекты квантовой статистики. Из-за высокой степени вырождения биэкситонных состояний (28) и сравнительно большой эффективной массы (около 1.3m_e) экспериментальное наблюдение бозе-статистики для биэкситонного газа возможно лишь при температурах около 1 K и ниже. При таких температурах тепловая энергия много меньше измеренной энергии локализации (около 1 мэВ) на флуктуациях потенциала. Это приводит к локализации биэкситонов и накладывает принципиальные ограничения на возможность наблюдения квантовой когерентности в биэкситонном газе.