ВЛИЯНИЕ ОБМЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗОНАНСНЫХ D2− -СОСТОЯНИЙ В КВАНТОВЫХ ЯМАХ ВО ВНЕШНЕМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ 

Кревчик Владимир Дмитриевич, доктор физико-математических наук, профессор, декан физико-
математического факультета, Пензенский государственный университет (г. Пенза, ул. Красная, 40), physics@pnzgu.ru
Грунин Александр Борисович, доктор физико-математических наук, профессор, кафедра физики, Пензенский государственный университет (г. Пенза, ул. Красная, 40), physics@pnzgu.ru
Губин Тихон Алексеевич, аспирант, Пензенский государственный университет (г. Пенза, ул. Красная, 40), physics@pnzgu.ru 

535.8; 537.9; 539.33 

Интерес к квантовым ямам с резонансными состояниями примесных центров связан с перспективой создания новых источников стимулированного излучения на примесных переходах. Особый интерес представляют резонансные 2 D− -состояния, образующиеся в результате обобществления электрона двумя нейтральными донорами. В этом случае появляются новые возможности для управления термами примесных молекулярных состояний, где важную роль начинают играть расстояние между нейтральными донорами и пространственная конфигурация 2 D− -центра в объеме квантовой ямы. Целью данной работы является теоретическое исследование влияния обменного взаимодействия на энергетический спектр 2 D− -центров с резонансными g- и u-состояниями в квантовой яме при наличии внешнего магнитного поля, а также на примесное магнитооптическое поглощение в многоямной квантовой структуре с резонансными 2 D− -состояниями. Сравнение полученных теоретических результатов проведено с экспериментальными данными по зависимости энергии связи D− -состояния от величины внешнего магнитного поля в квантовой яме GaAs/AlGaAs, легированной мелкими донорами Si. Для решения задачи о связанных состояниях электрона, локализованного на 2 D− -центре с резонансными g- и u-состояниями в параболической квантовой яме во внешнем магнитном поле, использовался метод потенциала нулевого радиуса и приближение эффективной массы. Расчет коэффициента примесного магнитооптического поглощения в многоямной квантовой структуре с резонансными 2 D− -состояниями проведен в дипольном приближении с учетом лоренцева уширения энергетических уровней. Исследована зависимость средней энергии связи резонансного g-состояния 2 D− -центра от величины внешнего магнитного поля с учетом лоренцева уширения энергетических уровней. Проведено сравнение с экспериментальными данными по зависимости энергии связи электрона на D− -центре от величины внешнего магнитного поля в квантовой яме GaAs/AlGaAs с мелкими донорами Si и продемонстрировано хорошее согласие с теоретическими расчетами. Выдвинуто предположение, что в квантовых ямах GaAs/AlGaAs, легированных мелкими донорами Si, при определенных условиях возможно существование резонансных 2 D− -состояний, образующихся в результате обобществления электрона двумя нейтральными донорами. Обменное взаимодействие между D0 -центрами может приводить к образованию резонансных 2 D− -состояний в квантовых ямах GaAs/AlGaAs, легированных мелкими донорами Si. В спектрах примесного магнитооптического поглощения в многоямных квантовых структурах обменное взаимодействие проявляется в наличии осцилляций интерференционной природы, амплитуда которых достаточно быстро убывает с ростом среднего расстояния между нейтральными донорами. 

квантовая яма, обменное взаимодействие, энергетический спектр примесного молекулярного иона, примесные резонансные состояния, магнитное поле, примесное магнитооптическое поглощение, квантоворазмерный эффект Зеемана, осцилляции интерференционной природы. 

1. Huant, S. Two-dimensional D− -Centers / S. Huant and S. P. Najda // Physical Review Letters. – 1999. – Vol. 65, № 12. – P. 1486–1489.
2. Кревчик, В. Д. Магнитооптика квантовых ям с D− -центрами / В. Д. Кревчик, А. Б. Грунин // Физика и техника полупроводников. – 2006. – Т. 40, № 4. – С. 433–438.
3. Кревчик, В. Д. Магнитооптические свойства молекулярного иона D2− в квантовой нити // В. Д. Кревчик, А. Б. Грунин, А. А. Марко // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, № 11. – С. 2099–2103.
4. Жуковский, В. Ч. Термы молекулярного иона D2− в продольном магнитном поле / В. Ч. Жуковский, В. Д. Кревчик, А. А. Марко, М. Б. Семенов, А. Б. Грунин // Вестник МГУ. Сер. Физика. Астрономия. – 2004. – № 5. – С. 7–10.
5. Жуковский, В. Ч. Изучение управляемости туннелирования в структурах типа «квантовая точка – квантовая яма» или «квантовая молекула» / В. Ч. Жуковский, Ю. И. Дахновский, В. Д. Кревчик, М. Б. Семенов, В. Г. Майоров, Е. И. Кудряшов, K. Yamamoto // Вестник МГУ. Серия 3: Физика. Астрономия. – 2006. – № 3. – С. 24–27.