ДИНАМИКА ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В СИСТЕМЕ НЕРАВНОВЕСНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В КВАНТОВОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУРАХ Si_1-x Ge_x/ Si
Багаев В.С., Кривобок В.С., Николаев С.Н., Онищенко Е.Е., Пручкина А.А., Аминев Д.Ф., Скориков М.Л., Лобанов Д.Н., Новиков А.В.

Поступила в редакцию: 19 Апреля 2013

DOI: 10.7868/S0044451013110151

DJVU (1341.8K)

PDF (2551.7K)

В условиях импульсного возбуждения гетероструктур с квантовыми ямами Si_1-x Ge_x/ Si исследована динамика фазового перехода «электронно-дырочная плазма-экситонный газ». Показано, что сценарий фазового перехода радикально зависит от содержания германия в слое Si_1-x Ge_x. Для квантовых ям с содержанием германия x=3.5 % во временном диапазоне примерно 100-500 нс после возбуждающего импульса регистрируется расслоение электронно-дырочной системы на разреженную экситонную и плотную плазменную фазы. В данном случае существующая в квантовых ямах электронно-дырочная плазма обладает всеми признаками электронно-дырочной жидкости. Качественно иная картина фазового перехода наблюдается для квантовых ям с x=9.5 %, где расслоение на фазы с разным электронным спектром не регистрируется. Рекомбинация носителей в электронно-дырочной плазме приводит к постепенному ослаблению экранирования и появлению экситонных состояний. При содержании германия 5-7 % сценарий фазового перехода носит двоякий характер: примерно через 20-250 нс после импульса возбуждения свойства электронно-дырочной системы описываются в рамках представлений об однородной электронно-дырочной плазме, в то время как примерно через 350 нс регистрируется расслоение на электронно-дырочную жидкость и экситонный газ. Показано, что для существования электронно-дырочной жидкости в квантовых ямах с содержанием германия x=5-7 % необходим экситонный газ существенно большей плотности, чем в квантовых ямах с x=3.5 %. Данное наблюдение согласуется с уменьшением глубины локального минимума энергии электронно-дырочной плазмы при увеличении концентрации германия в слое SiGe. Показано, что возрастание плотности экситонного газа, сосуществующего с электронно-дырочной жидкостью, способствует увеличению роли многочастичных состояний, предположительно трионов T⁺ и биэкситонов, в экситонном газе.