Electro-optical properties of Rydberg excitons

Zielińska-Raczyńska, Sylwia; Ziemkiewicz, David; Czajkowski, G.

doi:10.1103/physrevb.94.045205

Cited by 49 publications

(91 citation statements)

References 20 publications

(35 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The first observation of Rydberg excitons up to main quantum numbers n 25 = in Cu 2 O [1] has triggered in the meantime several investigations on various topics in the field, like the observation of excitons in high angular momentum states [2], the effect of magnetic and electric fields [3][4][5][6][7], quantum chaos [8][9][10], polariton effects [11] and to the occurrence of effects of non-parabolicity in the band structure [12]. The special properties of Rydberg excitons have also given rise to investigations of quantum optical effects like quantum coherences [13] and the use of Rydberg excitons as effective single photon sources [14].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Interaction of Rydberg excitons in cuprous oxide with phonons and photons: optical linewidth and polariton effect

2018

View full text Add to dashboard Cite

We demonstrate that the optical linewidth of Rydberg excitons in Cu 2 O can be completely explained by scattering with acoustical and optical phonons, whereby the dominant contributions stems from the non-polar optical 3 Gand 5 Gmodes. The consequences for the observation of polariton effects are discussed. We find that an anti-crossing of photon and exciton dispersions exists only for states with main quantum numbers n>28, so polariton effects do not play any role in the experiments reported up to now.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Interaction of Rydberg excitons in cuprous oxide with phonons and photons: optical linewidth and polariton effect

2018

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Recently, the corresponding hydrogenlike exciton absorption spectrum could be followed up to a principal quantum number of n = 25 in cuprous oxide (Cu 2 O) [2]. This recent experiment led to a variety of new theoretical and experimental investigations on the topic of excitons in Cu 2 O [3][4][5][6][7][8][9][10][11].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

K-dependent exchange interaction of the1Sorthoexciton inCu2O

Schweiner¹,

Main²,

Uihlein³

2016

Phys. Rev. B

View full text Add to dashboard Cite

When treating the exchange interaction of Wannier excitons, usually only the leading terms of the analytic and the nonanalytic exchange interaction are considered. However, higher order terms can lead to a splitting of exciton states, for which reason a splitting of the 1S exciton in cuprous oxide (Cu2O) depending on its total momentum K has been attributed to a K dependent analytic exchange interaction by Dasbach et al [Phys. Rev. Lett. 91, 107401 (2003)]. Going beyond the common treatment of the exchange interaction, we derive the correct expressions for these K dependent higher order terms using k · p perturbation theory. We prove that the appearance of a K dependent exchange interaction is inseparably connected with a K independent exchange interaction of P and D excitons. We estimate the magnitude of these terms for Cu2O from microscopic calculations and show that they are far too small to explain the observed K dependent splitting. Instead, this splitting has to be treated in terms of the dispersion of the excitons. Furthermore, we prove the occurence of a coupling between longitudinal and transverse excitons in Cu2O due to the K dependent nonanalytic exchange interaction.

show abstract

“…Для того, чтобы количественно описать этот резуль-тат, мы рассмотрим водородоподобную модель, прене-брегая особенностями зонной структуры полупроводни-ка [9][10][11][12][13]; в качестве подробного обзора см. [14].…”

Section: Discussionunclassified

Влияние Распределения Волновой Функции На Диссоциацию Экситонов В Электрическом Поле

Heckötter

Freitag

Fröhlich

et al. 2018

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Показано, что порог диссоциации экситона -связанной электрон-дырочной пары -в электрическом полем определяется, главным образом, его энергией: как и ожидалось, напряжение диссоциации уменьшается с ростом энергии экситона. Однако в мультиплетах состояний, принадлежащих определенному главному квантовому числу n, напряжение диссоциации возрастает с ростом энергии состояния, что противоречит ожиданиям, основанным на энергетических соображениях. Такое поведение продемонстрировано на желтой экситонной серии в Cu 2 O, оно связано с перераспределением волновой функции в потенциальном рельефе, где верхнее (нижнее) по энергии состояние сдвигается к (от) туннельному барьеру. ВведениеВ последнее время детально изучено поведение жел-той экситонной серии в закиси меди [1,2] в элект-рическом поле [3][4][5], были выявлены сильная анизо-тропия электрооптических свойств этого типичного ку-бического кристалла, нетривиальная тонкая структура экситонных состояний, перераспределение силы осцил-лятора между состояниями под действием поля, а также скейлинговые закономерности в зависимости от главно-го квантового числа для разных величин [6]. В этой же работе наблюдалась диссоциация экситонов в достаточ-ном большом электрическом поле. В общих чертах про-явление диссоциации экситонов было ожидаемым: по-роговое напряжение диссоциации понижается с ростом главного квантового числа состояния. Такое поведение согласуется с качественными аргументами, свидетель-ствующими о том, что чем выше абсолютная энергия со-стояния (т. е., чем больше главное квантовое число), тем данное состояние более подвержено воздействию элек-трического поля. Однако, более подробно диссоциация не исследовалась. Исследование поведения экситонов во внешних полях по сравнению с атомами облегчено из-за меньшей ридберговской энергии экситонов. Поэтому влияние внешних полей наблюдается при значительно меньшей их напряженности и по той же причине си-стематическое описание эффектов может быть легко получено для всей серии экситонных состояний.Здесь мы более подробно исследуем диссоциацию экситонов в однородном электрическом поле, которое приводит к наклону кулоновского потенциала, описы-вающего связанные состояния экситона. Внутри на-бора уровней Штарка, связанных с данным главным квантовым числом n, напряжение, требуемое для дис-социации экситона, возрастает с номером состояния, это противоречит анализу, основанному на значениях энергий связи состояний. Объяснение этого наблюдения требует более подробного анализа, который показывает, что экспериментальные данные можно понять, на осно-ве распределения волновых функций в потенциальном рельефе.

show abstract

Electro-optical properties of Rydberg excitons

Cited by 49 publications

References 20 publications

Interaction of Rydberg excitons in cuprous oxide with phonons and photons: optical linewidth and polariton effect

Interaction of Rydberg excitons in cuprous oxide with phonons and photons: optical linewidth and polariton effect

K-dependent exchange interaction of the1Sorthoexciton inCu2O

Влияние Распределения Волновой Функции На Диссоциацию Экситонов В Электрическом Поле

Contact Info

Product

Resources

About