Observation of the electron-hole liquid in<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Si</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Ge</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mtext>Si</mml:mtext></mml:mrow></mml:math>quantum wells by steady-state and time-resolved photoluminescence measurements

Багаев, В. С.; Кривобок, В. С.; Nikolaev, S. N.; Новиков, А. В.; Onishchenko, E. E.; Skorikov, M. L.

doi:10.1103/physrevb.82.115313

Cited by 41 publications

(11 citation statements)

References 18 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…In this case, the observation of superradi ance is also impossible because the coherence is par tially lost in the final state (i.e., state in which the exci ton ensemble appears after the emission of a photon). Here, we demonstrate that, nevertheless, superradiant states in a system of excitons in an indirect gap semi conductor may be achievable with regard to 2Eg lumi nescence, i.e., the process in which two electron-hole pairs recombine simultaneously with the emission of one photon carrying away their net energy [11,12]. First, we give a qualitative theoretical description of the effect.…”

mentioning

confidence: 86%

“…In this case, under the conditions of the degeneracy of the exciton gas, there also exist certain states for which the probability of the spontaneous emission of 2Eg photons upon inelastic exciton-exciton scattering cannot be described in classical terms. Thus, this probability equals , (12) if we assume that the initial state of the system (13) is formed by two exciton ensembles |n 1 -m 1 , m 1 〉 and |n 2 -m 2 , m 2 〉 consisting of excitons with quasimo menta K 0 (which corresponds to the first valley) and ⎯K 0 (the second valley), respectively. Each of these ensembles is described by a collective wavefunction similar to (8) but built from two particle (exciton) wavefunctions.…”

Section: Superradiance Of a Degenerate Exciton Gas In Semiconductorsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Superradiance of a degenerate exciton gas in semiconductors with indirect fundamental absorption edge

et al. 2014

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

In recent years, there has been a surge of interest in the phenomenon of superradiance, which can be observed upon the interaction of a phase locked (coherent) ensemble of emitters with an electromag netic field mode [1][2][3][4][5]. It is well known that one of the consequences of this interaction is the appearance of collective states in which the probability of sponta neous emission is proportional to the square of the number of emitting particles and, thus, is greatly enhanced [6]. To date, the occurrence of superradi ance has been reliably established only for atomic and quasi atomic systems, such as atoms in optical traps [1], quantum dots [7], and J aggregates [8]. At the same time, to the best of our knowledge, the possibility of the formation of superradiant states in a degenerate exciton gas in bulk semiconductors and semiconduc tor quantum wells (QWs) has not been investigated in detail despite considerable progress in attaining the regime of exciton Bose condensation [9,10]. Proba bly, this is related to the fact that the properties of a degenerate exciton gas in semiconductors with a direct fundamental absorption edge are described in terms of strong exciton-photon coupling, and the formalism developed by Dicke [6] cannot be applied. On the other hand, for semiconductors with an indirect absorption edge, the conservation of the quasimomen tum implies that the emission of a photon upon the recombination of an exciton requires either the partic ipation of a phonon or the presence of a short range potential. In this case, the observation of superradi ance is also impossible because the coherence is par tially lost in the final state (i.e., state in which the exci ton ensemble appears after the emission of a photon). Here, we demonstrate that, nevertheless, superradiant states in a system of excitons in an indirect gap semi conductor may be achievable with regard to 2Eg lumi nescence, i.e., the process in which two electron-hole pairs recombine simultaneously with the emission of one photon carrying away their net energy [11,12]. First, we give a qualitative theoretical description of the effect. Next, we present experimental results sup porting the possibility of the observation of superradi ance in SiGe/Si heterostructures.The possibility of the existence of superradiant states can be illustrated in the simplest way by the example of a degenerate gas of noninteracting (or weakly interacting) biexcitons. In a number of semi conductors with an indirect fundamental absorption edge, in particular, in bulk Si [13] or SiGe/Si QWs [14], there are two mechanisms of the radiative recom bination of biexcitons that differ in the number of recombining electron-hole pairs. Conventional (1Eg) luminescence corresponds to the processes in which, upon the emission of a photon by a biexciton, there remains an electron-hole pair. Weak emission with photon energy approximately twice as high as the band gap energy (2Eg luminescence) appears when, upon the simultaneous recombination of the two electronhole pairs comprising ...

show abstract

mentioning

confidence: 86%

Section: Superradiance Of a Degenerate Exciton Gas In Semiconductorsmentioning

confidence: 99%

Superradiance of a degenerate exciton gas in semiconductors with indirect fundamental absorption edge

et al. 2014

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Наряду с линией рекомбинации связанных экситонов в Si-матрице, обозначенной как BE TO Si , в спектрах ФЛ наблюдаются линии, соответству-ющие излучательной рекомбинации экситонов в SiGe КЯ, среди которых наиболее интенсивными являются бесфононная линия QW NP 1,2 и линия, соответствующая рекомбинации с испусканием TO Si−Si фонона (обозна-чена как QW TO 1,2 ). Такой вид спектра межзонной ФЛ является характерным как для SiGe КЯ [11][12][13], так и для объемных образцов SiGe [14].…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

Излучательная рекомбинация и туннелирование носителей заряда в гетероструктурах SiGe/Si с двойными квантовыми ямами

Яблонский¹,

Жукавин²,

Bekin³

et al. 2016

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

В эпитаксиальных структурах SiGe/Si(001) с двумя неэквивалентными SiGe квантовыми ямами, раз-деленными тонким Si-барьером, исследованы спектральные и временные характеристики межзонной фотолюминесценции, соответствующей излучательной рекомбинации экситонов в квантовых ямах. Для серии структур с двумя SiGe-квантовыми ямами различной толщины определены зависимости характерного времени туннелирования носителей заряда (дырок) из узкой квантовой ямы, характеризуемой большей энергией рекомбинации экситона, в широкую квантовую яму от толщины Si-барьера. Показано, что время туннелирования дырок между слоями Si 0.85 Ge 0.15 толщиной 3 и 9 нм монотонно спадает от ∼ 500 нс до < 5 нс при уменьшении толщины Si-барьера от 16 до 8 нм. При промежуточных толщинах Si-барьера обнаружено нарастание сигнала фотолюминесценции широкой квантовой ямы с характерным временем, совпадающим по порядку величины с временем спада люминесценции узкой квантовой ямы, что подтверждает наблюдение эффекта туннелирования дырок из узкой квантовой ямы в широкую. Обнаружена существенная зависимость времени туннелирования дырок от содержания Ge в слоях SiGe при фиксированной толщине Si-барьера между квантовыми ямами, что связывается с увеличением эффективной высоты Si-барьера. ВведениеОдним из направлений развития кремниевой опто-электроники является использование внутризонных оп-тических переходов для создания квантово-каскадных лазеров [1][2][3][4][5]. Такого рода лазеры, использующие меж-подзонные оптические переходы, созданы на основе соединений A III B V [6], однако каскадный лазер на основе кремний-германиевых гетероструктур пока не реали-зован. В квантово-каскадных гетероструктурах GeSi/Si p-типа наблюдалась лишь электролюминесценция [1,2], а для кремний-германиевых гетероструктур n-типа имеют-ся пока только теоретические предложения [3][4][5]. В ка-честве одного из вариантов создания таких квантово-кас-кадных лазеров было предложено использование селек-тивно-легированных структур с туннельно-связанными квантовыми ямами (КЯ), использующими оптические переходы между состояниями мелких примесных цен-тров и двумерных подзон размерного квантования в КЯ [7]. Базовым элементом такого лазера служит систе-ма из двух неэквивалентных туннельно-связанных КЯ. Одним из эффективных способов изучения процессов туннелирования носителей заряда в такой системе, в частности определение характерных времен туннели-рования, может служить исследование методом спек-троскопии фотолюминесценции (ФЛ) с наносекундным временным разрешением спектральных и временных ха-рактеристик межзонной ФЛ, обусловленной излучатель-ной рекомбинацией носителей заряда, локализованных в КЯ [8]. В качестве первого этапа исследований в данной работе была рассмотрена серия нелегированных гетероструктур SiGe/Si(001) с двумя неэквивалентными SiGe КЯ с различной толщиной Si-барьера между КЯ, а также различным составом твердого раствора SiGe в КЯ.

show abstract

“…Quite recently, an EHL was observed in the quantum wells (QWs) of type-I Si/SiO heterostructures [9][10][11] and type-II Si/SiGe heterostructures with a low Ge content [12][13][14][15][16][17]. 1 It was established that a quasi-two-dimensional EHL is formed in both type-I and type-II structures with sufficiently narrow QWs [10,11,[13][14][15][16][17]. In Si/SiGe structures, the formation of both spatially direct EHL and dipolar EHL with spatially separated electrons and holes is possible [17].…”

mentioning

confidence: 99%

Heating and evaporation of a two-dimensional electron–hole liquid by heat pulses

et al. 2017

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

The dynamics of low-temperature ( K) photoluminescence spectra of Si/Si Ge /Si heterostructures ( ) under the influence of a stream of nonequilibrium phonons (heat pulses) propagating in the structure is investigated. The rapid evaporation of the electron-hole liquid in the quantum well of the structure is observed as the liquid is heated by nonequilibrium phonons. It is established that an increase in the exciton-gas density in the quantum well is caused by the evaporation of the electron-hole liquid and by an increase in the rate of exciton capture by the quantum well. It is shown that the interaction with nonequilibrium phonons results in the dissociation of bound-exciton complexes in the Si layers, which is accompanied by an increase in the exciton concentration and lifetime.

show abstract

Observation of the electron-hole liquid inSi1−xGex/Siquantum wells by steady-state and time-resolved photoluminescence measurements

Cited by 41 publications

References 18 publications

Superradiance of a degenerate exciton gas in semiconductors with indirect fundamental absorption edge

Superradiance of a degenerate exciton gas in semiconductors with indirect fundamental absorption edge

Излучательная рекомбинация и туннелирование носителей заряда в гетероструктурах SiGe/Si с двойными квантовыми ямами

Heating and evaporation of a two-dimensional electron–hole liquid by heat pulses

Contact Info

Product

Resources

About