Особенности рекомбинационного излучения в квантовых точках с примесными комплексами (A+ + e) во внешнем электрическом поле.
Часть II. Квантово-размерный эффект Штарка в спектрах рекомбинационного излучения квантовых точек с примесным комплексом (A+ + e) 

Александр Владимирович Левашов, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), physics@pnzgu.ru
Владимир Дмитриевич Кревчик, доктор физико-математических наук, профессор, декан факультета информационных технологий и электроники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), physics@pnzgu.ru
Михаил Борисович Семенов, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), physics@pnzgu.ru
Алексей Викторович Разумов, кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры общей физики и методики обучения физике, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), physics@pnzgu.ru

Актуальность и цели. Интерес к оптическим свойствам квантовых точек (КТ) с примесными комплексами (A+ + e) связан с возможностью создания на основе таких структур новых элементов полупроводниковой оптоэлектроники. При этом высокая чувствительность зонной структуры и энергии примесных состояний в КТ к внешнему электрическому полю открывает возможности для управления спектрами рекомбинационного излучения в примесных комплексах. Цель работы заключается в теоретическом исследовании влияния внешнего электрического поля на излучательную рекомбинацию в примесном комплексе (A+ + e) в полупроводниковых КТ. Материалы и методы. Расчет спектральной интенсивности рекомбинационного излучения (СИРИ) в квантовой точке с примесными комплексами (A+ + e) во внешнем электрическом поле выполнен в дипольном приближении. Влияние электрического поля на основное состояние электрона в КТ учитывалось во втором порядке теории возмущений. Спектральные кривые СИРИ, а также зависимости СИРИ от напряженности внешнего электрического поля построены для КТ на основе InSb. Результаты. В дипольном приближении проведен расчет СИРИ с учетом лоренцева уширения энергетических уровней в КТ с примесным комплексом (A+ + e). Расчет основан на использовании адиабатического приближения при описании взаимодействия дырки, локализованной на A+-центре, с электроном, локализованным в основном состоянии КТ. Показано, что значительное изменение СИРИ происходит вследствие уменьшения интеграла перекрытия волновых функций электрона и дырки, локализованной на A+-центре, за счет электронно-дырочной поляризации. Показано, что асимметрия положения минимума адиабатического потенциала в электрическом поле приводит к нетривиальной зависимости СИРИ от координат A+-центра: при приближении примесного центра к границе КТ происходит сдвиг максимума СИРИ в коротковолновую область спектра, а увеличение напряженности электрического поля приводит к значительному падению интенсивности излучения и сдвигу его максимума в длинноволновую область спектра (квантово-размерный эффект Штарка). Выводы. В электрическом поле возможно эффективное управление СИРИ с участием примесных комплексов (A+ + e) за счет модификации электронного адиабатического потенциала.

Ключевые слова

квантовая точка, примесный комплекс, метод потенциала нулевого радиуса, адиабатическое приближение, квантово-размерный эффект Штарка, спектральная интенсивность рекомбинационного излучения, адиабатический потенциал электрона

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Левашов А. В., Кревчик В. Д., Семенов М. Б., Разумов А. В. Особенности рекомбинационного излучения в квантовых точках с примесными комплексами (A+ + e) во внешнем электрическом поле. Часть II. Квантово-размерный эффект Штарка в спектрах рекомбинационного излучения квантовых точек с примесным комплексом (A+ + e) // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2022. № 1. С. 83–96. doi:10.21685/2072-3040-2022-1-8