Введение к работе
Актуальность темы * "
Несжимаемая дпумерпая (2D) электронная жидкость, которая лежит в основе дробного квантового эффекта Холла (ДКЭХ), принадлежит к числу наиболее замечательных объектов совре-мепной физики твердого тела. Фундаментальным свойством этой жидкости является отсутствие бесщелёвых ветвей в спектре элементарных возбуждений. Низшая ветвь спектра элементарных возбуждений отвечает магнеторотоаам (MP), которые хорошо описываются в рамках одномодового приближения. Более высокие возбужденные состояния с трудом поддаются классификации и изучаются численными методами.. Весь экспериментальный материал для дапной системы первое время основывался исключительно на магнетотранспортных данных. Позже были развиты спектроскопические методики исследования взаимодействующего 2D электронного газа. Они основываются на исследовании излучения, возникающего при рекомбинации 2D электронов с дырками, причем экспериментально различимы и существенно отличаются между собой спектры, отвечающие рекомбинации электронов со свободными дырками и с дырками, захваченными на акцепторы. Имеются значительные достижения в анализе таких спектров, но их более полная интерпретация может быть достигнута лишь путем количественного сравнения с теорией. Трудность состоит в том, что в задаче отсутствует малый параметр: все конкурирующие величины имеют масштаб кулоновской энергии ее = cl/d(#), где с - диэлектрическая постоянная, /(Я) - магнитная длина. Поэтому теория возмущений неприменима, и арсенал методов крайне ограничен. Важное наблюдение, сделанное экспериментаторами, состоит в том, что для захвата 2D электронов на нейтральные акцепторы положение полосы несобственного свечения в функции фактора заполнения и обнаруживает особенности при тех же дробных значениях «/, при которых наблюдается. ДКЭХ. Эти особенности были первоначально интерпретированы в терминах
ступенек, и по высоте ступенек оценены' щели А в энергетическом спектре различных жидких фаз. В этой связи представляется весьма актуальным теоретическое обоснование этих особенностей. Другая интересная проблема, неизученная ранее, — это электрон-дырочная система, в частности, поведение экси-тона на фоне несжимаемой жидкости и оптические спектры в данной системе.
Цель диссертации
Рассмотрение спектра примесного рекомбинационного излучения из 2D электронного газа вблизи фактора заполнения v = 1/3. (полная картина спектра - расположение спутников, распределение ивтененпностей). Исследование экспериментально наблюдаемых особенностей в зависимости спектров испускания от фактора заполнения и при захвате электрона на нейтральный акцептор — возможность получения из этих особенностей кулоновской щели для рождения свободных пар квазичастица-квазидырка. Изучение экентона на фоне 2D жидкости (рассмотрение поляронного эффекта для экентона, экранирования дырочного заряда и оптических спектров), используя численный счет и аналитическое исследование.
Научная новизна
Показано, что центр тяжести спектра испускания при захвате электрона из 2D слоя на нейтральную примесь проявляет хаспы (изломы) в функции фактора заполнения, сила которых связана с величиной щели Д в энергетическом спектре. Детально рассмотрено взаимодействие экентона с несжимаемой жидкостью: ксслгдован симметричный и асимметричный случай, получено сильное подавление дисперсии экситона, причем в симметричном случае на основе численного расчета можно предположить, что при малых импульсах экситона в дисперсии отсутствует член к7 (гигантский поляронныи эффект), показано, что в симметричном случае отсутствует поляронныи сдвиг, а в асимметричном случае
полярониый сдвиг имеет обратный знак обычному поляронному сдвигу; получено, что имеется целая группа состояний, в которых наблюдается почти полное экранирование дырки электронами. Получено, что при достижении параметром анизотропии критического значения происходит переход основного состояния системы с к = 0 на окружность к О. Предложена модель нового основного состояния. Показано, что необходимым условием для проявления электронных корреляций в оптических спектрах, как для рекомбинации на свободных дырках; так и для захвата на примесь, является нарушение симметрии' системы.
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на семинарах ИТФ им. Л.ДЛандау РАН, на семинарах ИФТТ РАН, на советско-германском семинаре по кооперативным явлениям в физике (Черноголовка, 1991), па симпозиуме "SPIE42" по физике полупроводников и полупроводниковым приборам (США, Сомерсет, 1992, март).
Структура диссертации и публикации
