Коллективное состояние в бозе-газе взаимодействующих межъямных экситонов
А. В. Горбунов, В. Б. Тимофеев
Институт физики твердого тела РАН, 142432 Черноголовка, Московская обл., Россия
PACS: 73.21.Fg, 78.67.De
Abstract
Обсуждаются эксперименты, связанные с прямыми наблюдениями
коллективного состояния в газе взаимодействующих межъямных экситонов в
GaAs/AlGaAs двойных квантовых ямах. Структуры представляли собой
шоттки-фотодиоды. В металлическом затворе средствами электронно-лучевой
литографии протравливались круговые окна различного размера (диаметром от 2
до 20 мкм), сквозь которые велось возбуждение и регистрация
фотолюминесценции межъямных и внутриямных экситонов. Микроскопическое
устройство позволяло наблюдать пространственную структуру люминесценции через
окна образца, помещенного в сверхтекучий гелий, с разрешением до 1 мкм. С
помощью интерференционных светофильтров пространственная структура
люминесценции исследовалась спектрально избирательно для межъямных экситонов
и в тех же экспериментальных условиях - для экситонов внутриямных.
Обнаружено, что фотолюминесценция межъямных экситонов при определенных
условиях демонстрирует аксиально-симметричную пространственную структуру, а
именно: вдоль периметра окон, сквозь которые наблюдается фотолюминесценция,
возникает кольцевая, регулярная картина эквидистантно расположенных ярких
пятен люминесценции межъямных экситонов. Эта структура появляется только выше
порога мощности фотовозбуждения, а число эквидистантно расположенных ярких
пятен в кольце увеличивается с ростом накачки. При больших накачках структура
отчетливых периодически расположенных пятен свечения размывается. При
фиксированной накачке и увеличении температуры явление демонстрирует явное
критическое поведение, а именно: при T> 4 K структура регулярно
расположенных пятен свечения также начинает размываться. Наблюдались
аксиально-симметричные, пространственные конфигурации эквидистантно
расположенных пятен свечения в окнах диаметром 2, 5 и 10 мкм. В случае
внутриямных экситонов пространственная структура люминесценции в аналогичных
экспериментальных условиях не наблюдается: во всех исследованных окнах
люминесценция внутриямных экситонов оказывается пространственно однородной.
Обнаруженный эффект является следствием коллективного поведения
взаимодействующих межъямных экситонов.