Коллективные взаимодействия неравновесных носителей заряда и экситонов в сверхтонких слоях полупроводников группы A3B6 и дихалькогенидах переходных металлов

Номер гранта:18-02-01129
Область научного знания:физика и астрономия
Тип конкурса: (а)(а) конкурс проектов фундаментальных научных исследований
Год выполнения:2018г.
Руководитель: Багаев ВикторСергеевич
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Проект посвящен исследованию коллективных эффектов в двумерном и квазидвумерном экситоном газе слоистых полупроводниковых соединений группы А3В6 и дихалькогенидах переходных металлов. Основное внимание будет уделено поиску условий конденсации экситонов в реальном и фазовом пространстве. Фундаментальный интерес к таким исследованием определяется целым рядом особенностей кристаллической и зонной структуры вышеупомянутых элементов, которая может изменятся от непрямозонной к прямозонной при уменьшении числа монослоев до близких к монослою в случаях дихалькогенидов переходных металлов и, наоборот, для соединений А3В6 (например, переход от прямозонной структуры к непрямозонной при толщинах менее пяти монослоев в GaS). Сравнительно небольшие эффективные массы, большая энергия связи и малый боровский радиус, которыми можно управлять диэлектрической проницаемостью окружающей среды в случаях малых толщин исследуемых образцов, а также возможность создания Ван дер Ваальсовых гетероструктур позволяют рассчитывать на создание вырожденного экситонного газа (Бозе-конденсата) с высокой плотностью.С другой стороны, многодолинная зонная структура в сочетании с сильным кулоновским взаимодействием создает предпосылки для существования двумерной Ферми-жидкости, поверхностная плотность которой на 1-2 порядка выше, чем типичная плотность вырожденной электронно-дырочной плазмы в полупроводниковых квантовых ямах. В трехмерных системах наиболее близким аналогом такой конденсированной фазы является электронно-дырочная жидкость в алмазе, обладающая рядом нестандартных свойств [1]. Кроме того, связь электронных долин со спиновыми степенями свободы интересна с точки зрения наблюдения коллективных состояний с макроскопическим спином, по своим свойствам аналогичных «спиновым каплям» [2].Основным методом исследования экситонной подсистемы будет стационарная и разрешенная по времени низкотемпературная (2-300 K) микрофотолюминесценция. Ожидается, что квазирезонансное возбуждение экситонных состояний позволит без заметного перегрева электронной подсистемы создать экситонный газ, плотность которого достаточна для достижения условий конденсации в фазовом пространстве или наблюдения «конкурирующего» фазового перехода, связанного с образованием электронно-дырочной жидкости. При обнаружении признаков коллективных эффектов для их исследования будут использованы измерения спектров рекомбинационного излучения, на частотах вдвое превышающих положение основного экситонного резонанса, и поляризационные измерения. Для управления одноэлектронным спектром, в частности, получения систем с прямым и непрямым краями собственного поглощения, будут отбираться пленки различной толщины [3]. Структурные свойства пленок будут контролироваться с помощью измерений спектров комбинационного рассеяния света, электронной и атомно-силовой микроскопии. Для управления кулоновским взаимодействием между носителями в пленке будут использоваться диэлектрические положки различного типа - сапфир, плавленый кварц, SiO2/Si.[1] Ryo Shimano et al. Phys. Rev Lett. 88, 057404 (2002).[2] V.M. Pudalov et al. Phys. Rev Lett 109, 226403 (2012).[3] M.M. Glazov et al. https://arxiv.org/abs/1707.05863
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 14.08.2022.
Помог ли вам материал?
0    0