RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 12, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2020

 / 

Ноябрь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Коллективные состояния экситонов в полупроводниках

,
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Политехническая ул. 26, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация

Дан обзор многочастичных эффектов в ансамблях экситонов в полупроводниках с акцентом на двумерные системы: структуры с одиночными и двойными квантовыми ямами и с квантовыми микрорезонаторами. Обсуждается эффект конденсации Бозе—Эйнштейна — накопления макроскопического числа экситонов в основном состоянии системы. Известный запрет на конденсацию в низкоразмерных системах может быть снят за счёт беспорядка, обусловленного хаотическим потенциалом. Анализируются проявления конечного времени жизни экситонов и соответственно неравновесности системы, обусловленной процессами прихода и ухода экситонов в конденсатное состояние. Кратко описываются другие коллективные фазы экситонов: двумерный кристалл диполярных экситонов и электронно-дырочная жидкость, возникающие в результате взаимодействия между частицами.

Текст pdf (1,2 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2019.10.038663
Ключевые слова: экситон, конденсат Бозе—Эйнштейна, сверхтекучесть, беспорядок, диполярный экситон, экситонный поляритон
PACS: 03.75.Hh, 03.75.Kk, 71.35.−y, 71.35.Lk, 71.36.+c, 72.15.Rn (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2019.10.038663
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2020/11/a/
000613920600001
2-s2.0-85101540805
2020PhyU...63.1051G
Цитата: Глазов М М, Сурис Р А "Коллективные состояния экситонов в полупроводниках" УФН 190 1121–1142 (2020)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 14 августа 2019, 1 октября 2019

English citation: Glazov M M, Suris R A “Collective states of excitons in semiconductors” Phys. Usp. 63 1051–1071 (2020); DOI: 10.3367/UFNe.2019.10.038663

Список литературы (168) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (14) Похожие статьи (20)

  1. Bose S Z. Phys. 26 178 (1924)
  2. Einstein A Sitzungsber. Preuß. Akad. Wiss. Phys.-Math. Kl. (1) 3 (1925)
  3. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Статистическая физика Т. 1 (М.: Наука, 1976); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M Statistical Physics Vol. 1 (London: Butterwoth-Heinemann, 2008)
  4. Лифшиц Е М, Питаевский Л П Статистическая физика Т. 2 (М.: Физматлит, 2001); Пер. на англ. яз., Lifshitz E M, Pitaevskii L M Statistical Physics Vol. 2 (Oxford: Pergamon Press, 1980)
  5. Лифшиц И М ЖЭТФ 38 1569 (1960); Lifshitz I M Sov. Phys. JETP 11 1130 (1960)
  6. Blanter Ya M et al Phys. Rep. 245 159 (1994)
  7. Anderson M H et al Science 269 198 (1995)
  8. Davis K B et al Phys. Rev. Lett. 75 3969 (1995)
  9. Боголюбов Н Н Изв. АН СССР. Сер. физ. 11 77 (1947); Боголюбов Н Н УФН 93 552 (1967); Bogolubov N J. Phys. USSR 11 23 (1947)
  10. Rashba E I, Sturge M D (Eds) Excitons (Modern Problems in Condensed Matter Science) Vol. 2 (Amsterdam: North-Holland Publ. Co., 1982)
  11. Klingshirn C F (Ed.) Semiconductor Optics (New York: Springer, 2012)
  12. Москаленко С А ФТТ 4 276 (1962); Moskalenko S A Sov. Phys. Solid State 4 199 (1962)
  13. Blatt J M, Böer K W, Brandt W Phys. Rev. 126 1691 (1962)
  14. Келдыш Л В, Козлов А Н Письма в ЖЭТФ 5 238 (1967); Keldysh L V, Kozlov A N JETP Lett. 5 190 (1967)
  15. Гергель В А, Казаринов Р Ф, Сурис Р А ЖЭТФ 53 544 (1967); Gergel' V A, Kazarinov R F, Suris R A Sov. Phys. JETP 26 354 (1968)
  16. Агранович В М, Тошич Б С ЖЭТФ 53 149 (1967); Agranovich V M, Toshich B S Sov. Phys. JETP 26 104 (1968)
  17. Butov L V et al Phys. Rev. Lett. 73 304 (1994)
  18. Ларионов А В и др Письма в ЖЭТФ 75 689 (2002); Larionov A V et al JETP Lett. 75 570 (2002)
  19. Butov L V et al Nature 417 47 (2002)
  20. Горбунов А В, Тимофеев В Б Письма в ЖЭТФ 84 390 (2006); Gorbunov A V, Timofeev V B JETP Lett. 84 329 (2006)
  21. Kasprzak J et al Nature 443 409 (2006)
  22. Belykh V V et al Phys. Rev. Lett. 110 137402 (2013)
  23. Shilo Y et al Nat. Commun. 4 2335 (2013)
  24. Krauth W, Trivedi N, Ceperley D Phys. Rev. Lett. 67 2307 (1991)
  25. Falco G M, Nattermann T, Pokrovsky V L Phys. Rev. B 80 104515 (2009)
  26. Bertoli G et al Phys. Rev. Lett. 121 030403 (2018)
  27. Aleiner I L, Altshuler B L, Shlyapnikov G V Nat. Phys. 6 900 (2010)
  28. Michal V P et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 113 E4455 (2016)
  29. Глазов М М, Сурис Р А ЖЭТФ 153 1001 (2018); Glazov M M, Suris R A J. Exp. Theor. Phys. 126 833 (2018)
  30. Тиходеев С Г ЖЭТФ 97 681 (1990); Tikhodeev S G Sov. Phys. JETP 70 380 (1990)
  31. Keldysh L V Труды IX Международной конф. по физике полупроводников, Москва, 23 - 29 июля 1968 г. (Л.: Наука, 1969)
  32. Келдыш Л В УФН 100 514 (1970); Keldysh L V Sov. Phys. Usp. 13 292 (1970)
  33. Тиходеев С Г УФН 145 3 (1985); Tikhodeev S G Sov. Phys. Usp. 28 1 (1985)
  34. Jeffries C D, Keldysh L V Electron-Hole Droplets in Semiconductors (Modern Problems in Condensed Matter Sciences) Vol. 6 (Amsterdam: North-Holland Publ. Co., 1983)
  35. Сибельдин Н Н УФН 187 1236 (2017); Sibeldin N N Phys. Usp. 60 1147 (2017)
  36. Сурис Р А ЖЭТФ 149 695 (2016); Suris R A J. Exp. Theor. Phys. 122 602 (2016)
  37. Гросс Е Ф, Каррыев Н А ДАН СССР 84 261 (1952)
  38. Келдыш Л В, Козлов А Н ЖЭТФ 54 978 (1968); Keldysh L V, Kozlov A N Sov. Phys. JETP 27 521 (1968)
  39. Combescot M, Combescot R, Dubin F Rep. Prog. Phys. 80 066501 (2017)
  40. Гергель В А, Казаринов Р Ф, Сурис Р А ЖЭТФ 54 298 (1968); Gergel' V A, Kazarinov R F, Suris R A Sov. Phys. JETP 27 159 (1968)
  41. Гергель В А, Казаринов Р Ф, Сурис Р А ЖЭТФ 58 686 (1970); Gergel' V A, Kazarinov R F, Suris R A Sov. Phys. JETP 31 367 (1970)
  42. Гастев С В и др ФТТ 25 3002 (1983)
  43. Snoke D W, Wolfe J P, Mysyrowicz A Phys. Rev. Lett. 64 2543 (1990)
  44. Snoke D W, Wolfe J P, Mysyrowicz A Phys. Rev. B 41 11171 (1990)
  45. Yoshioka K, Chae E, Kuwata-Gonokami M Nat. Commun. 2 328 (2011)
  46. Fröhlich D, Bayer M ФТТ 60 1581 (2018); Fröhlich D, Bayer M Phys. Solid State 60 1600 (2018)
  47. Snoke D, Kavoulakis G M Rep. Prog. Phys. 77 116501 (2014)
  48. Moskalenko S A, Snoke D W Bose - Einstein Condensation of Excitons and Biexcitons and Coherent Nonlinear Optics with Excitons (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2000)
  49. Fortin E, Fafard S, Mysyrowicz A Phys. Rev. Lett. 70 3951 (1993)
  50. Benson E, Fortin E, Mysyrowicz A Solid State Commun. 101 313 (1997)
  51. Kavoulakis G M, Baym G Phys. Rev. B 54 16625 (1996)
  52. Koplevich G A, Tikhodeev S G, Gippius N A ЖЭТФ 109 2189 (1996); Koplevich G A, Tikhodeev S G, Gippius N A J. Exp. Theor. Phys. 82 1180 (1996)
  53. Tikhodeev S G, Kopelevich G A, Gippius N A Phys. Status Solidi B 206 45 (1998)
  54. Fogler M M, Butov L V, Novoselov K S Nat. Commun. 5 4555 (2014)
  55. Wang Z et al Nature 574 76 (2019)
  56. Butov L V ЖЭТФ 149 505 (2016); Butov L V J. Exp. Theor. Phys. 122 434 (2016)
  57. Kavokin A et al Microcavities (Ser. on Semiconductor Science and Technology) Vol. 16 (Oxford: Oxford Univ. Press, 2011)
  58. Timofeev V, Sanvitto D (Eds) Exciton Polaritons in Microcavities (New York: Springer, 2012)
  59. Sun Y et al Phys. Rev. Lett. 118 016602 (2017)
  60. Klaers J et al Nature 468 545 (2010)
  61. Mermin N D, Wagner H Phys. Rev. Lett. 17 1133 (1966)
  62. Hohenberg P C Phys. Rev. 158 383 (1967)
  63. Coleman S Commun. Math. Phys. 31 259 (1973)
  64. Penrose O, Onsager L Phys. Rev. 104 576 (1956)
  65. Боголюбов Н Н, Боголюбов Н Н (мл.) Введение в квантовую статистическую механику (М.: Наука, 1984); Пер. на англ. яз., Bogolubov N N, Bogolubov N N (Jr.) Introduction to Quantum Statistical Mechanics (Hackensack, NJ: World Scientific, 2010)
  66. Ketterle W, van Druten N J Phys. Rev. A 54 656 (1996)
  67. Reatto L, Chester G V Phys. Rev. 155 88 (1967)
  68. Сонин Э Б ЖЭТФ 59 1416 (1970); Sonin É B Sov. Phys. JETP 32 773 (1971)
  69. Березинский В Л ЖЭТФ 61 1144 (1971); Berezinskii V L Sov. Phys. JETP 34 610 (1972)
  70. Попов В Н ТМФ 11 354 (1972); Popov V N Theor. Math. Phys. 11 565 (1972)
  71. Лозовик Ю Е, Юдсон В И Письма в ЖЭТФ 22 556 (1975); Lozovik Yu E, Yudson V I JETP Lett. 22 274 (1975)
  72. Lozovik Yu E, Yudson V I Physica A 93 493 (1978)
  73. Lieb E H, Liniger W Phys. Rev. 130 1605 (1963)
  74. Lieb E H Phys. Rev. 130 1616 (1963)
  75. Ovchinnikov A A Письма в ЖЭТФ 57 458 (1993); Ovchinnikov A A JETP Lett. 57 477 (1993)
  76. Snoke D et al Nature 418 754 (2002)
  77. Stern M, Umansky V, Bar-Joseph I Science 343 55 (2014)
  78. Gammon D et al Phys. Rev. Lett. 76 3005 (1996)
  79. Семина М А, Сергеев Р А, Сурис Р А ФТП 40 1373 (2006); Semina M A, Sergeev R A, Suris R A Semiconductors 40 1338 (2006)
  80. Evers F, Mirlin A D Rev. Mod. Phys. 80 1355 (2008)
  81. Лифшиц И М ЖЭТФ 53 743 (1967); Lifshitz I M Sov. Phys. JETP 26 462 (1968)
  82. Лифшиц И М, Гредескул С А, Пастур Л А Введение в теорию неупорядоченных систем (М.: Наука, 1982); Пер. на англ. яз., Lifshits I M, Gredeskul S A, Pastur L A Introduction to the Theory of Disordered Systems (New York: Wiley, 1988)
  83. Griffin A, Snoke D W, Stringari S Bose - Einstein Condensation (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1995)
  84. Pitaevskii L, Stringari S Bose - Einstein Condensation (Intern. Series of Monographs on Physics) Vol. 116 (Oxford: Clarendon Press, 2003)
  85. Bagnato V, Kleppner D Phys. Rev. A 44 7439 (1991)
  86. Thomas D G, Hopfield J J, Augustyniak W M Phys. Rev. 140 A202 (1965)
  87. Golub L E, Ivchenko E L, Kiselev A A J. Opt. Soc. Am. B 13 1199 (1996)
  88. Киселев А А ФТП 32 564 (1998); Kiselev A A Semiconductors 32 504 (1998)
  89. Tarasenko S A et al Semicond. Sci. Technol. 16 486 (2001)
  90. Шкловский Б И, Эфрос А Л Электронные свойства легированных полупроводников (М.: Наука, 1979); Пер. на англ. яз., Shklovskii B I, Efros A L Electronic Properties of Doped Semiconductors (Springer Series in Solid-State Sciences) Vol. 45 (Berlin: Springer-Verlag, 1984)
  91. Sugakov V I J. Phys. Condens. Matter 31 475301 (2019)
  92. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Квантовая механика: нерелятивистская теория (М.: Наука, 1974); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory (Oxford: Pergamon Press, 1977)
  93. Ciuti C et al Phys. Rev. B 58 7926 (1998)
  94. Baas A et al Phys. Rev. Lett. 100 170401 (2008)
  95. Wouters M Phys. Rev. B 77 121302(R) (2008)
  96. Ohadi H et al Phys. Rev. B 97 195109 (2018)
  97. Malpuech G et al Phys. Rev. Lett. 98 206402 (2007)
  98. Ковалев В М, Чаплик А В Письма в ЖЭТФ 92 208 (2010); Kovalev V M, Chaplik A V JETP Lett. 92 185 (2010)
  99. Baranovski S (Ed.) Charge Transport in Disordered Solids with Applications in Electronics (Chichester: Wiley, 2006)
  100. Pethick C J, Smith H Bose - Einstein Condensation in Dilute Gases (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2002)
  101. Basko D M, Aleiner I L, Altshuler B L Ann. Physics 321 1126 (2006)
  102. Лозовик Ю Е, Берман О Л, Рувинский А М Письма в ЖЭТФ 69 573 (1999); Lozovik Yu E, Berman O L, Ruvinskii A M JETP Lett. 69 616 (1999)
  103. Astrakhartchik G "Properties of a Bose gas in the presence of disorder" Ph.D. Thesis (Trento: Univ. Degli Studi di Trento, 2000-2001)
  104. Berman O L et al Phys. Rev. B 70 235310 (2004)
  105. Gaul C, Müller C A Phys. Rev. A 83 063629 (2011)
  106. Müller C A, Gaul C New J. Phys. 14 075025 (2012)
  107. Glazov M M et al Phys. Rev. B 88 041309(R) (2013)
  108. Laussy F P et al Phys. Rev. Lett. 93 016402 (2004)
  109. Laussy F P Exciton Polaritons in Microcavities (Springer Series in Solid-State Sciences) Vol. 172 (Eds V Timofeev, D Sanvitto) (Berlin: Springer-Verlag, 2012) p. 1
  110. Henry C H, Kazarinov R F Rev. Mod. Phys. 68 801 (1996)
  111. Wouters M, Carusotto I Phys. Rev. Lett. 99 140402 (2007)
  112. Carusotto I, Ciuti C Rev. Mod. Phys. 85 299 (2013)
  113. Keeling J, Berloff N G Phys. Rev. Lett. 100 250401 (2008)
  114. Keeling J, Berloff N G Contemp. Phys. 52 131 (2011)
  115. Gippius N A, Tikhodeev S G J. Phys. Condens. Matter 16 S3653 (2004)
  116. Гиппиус Н А и др УФН 175 327 (2005); Gippius N A et al Phys. Usp. 48 306 (2005)
  117. Elistratov A A, Lozovik Yu E Phys. Rev. B 97 014525 (2018)
  118. Porras D, Tejedor C Phys. Rev. B 67 161310(R) (2003)
  119. Schawlow A L, Townes C H Phys. Rev. 112 1940 (1958)
  120. Lax M Phys. Rev. 160 290 (1967)
  121. Hanai R et al Phys. Rev. Lett. 122 185301 (2019)
  122. Гаврилов С С УФН 190 137 (2020); Gavrilov S S Phys. Usp. 63 123 (2020)
  123. Халатников И М Теория сверхтекучести (М.: Наука, 1971)
  124. Брусов П Н, Попов В Н Сверхтекучесть и коллективные свойства квантовых жидкостей (М.: Наука, 1988)
  125. Roumpos G et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109 6467 (2012)
  126. Mouchliadis L, Ivanov A L Phys. Rev. B 78 033306 (2008)
  127. High A A et al Nature 483 584 (2012)
  128. Yang S et al Phys. Rev. Lett. 97 187402 (2006)
  129. Deng H et al Phys. Rev. Lett. 99 126403 (2007)
  130. Nardin G et al Phys. Rev. Lett. 103 256402 (2009)
  131. Kasprzak J et al Phys. Rev. Lett. 101 146404 (2008)
  132. Lagoudakis K G et al Nat. Phys. 4 706 (2008)
  133. Amo A et al Nature 457 291 (2009)
  134. Byrnes T, Kim N Y, Yamamoto Y Nat. Phys. 10 803 (2014)
  135. Amo A et al Science 332 1167 (2011)
  136. Sich M et al Nat. Photon. 6 50 (2012)
  137. Cilibrizzi P et al Phys. Rev. Lett. 113 103901 (2014)
  138. Eisenstein J P, MacDonald A H Nature 432 691 (2004)
  139. Eisenstein J P, Pfeiffer L N, West K W Phys. Rev. Lett. 123 066802 (2019)
  140. Kulik L V et al Nat. Commun. 7 13499 (2016)
  141. Кулик Л В и др УФН 189 925 (2019); Kulik L V et al Phys. Usp. 62 865 (2019)
  142. Lampert M A Phys. Rev. Lett. 1 450 (1958)
  143. de-Leon S B-T, Laikhtman B Phys. Rev. B 63 125306 (2001)
  144. Combescot M, Betbeder-Matibet O, Dubin F Phys. Rep. 463 215 (2008)
  145. Schindler C, Zimmermann R Phys. Rev. B 78 045313 (2008)
  146. Walther V et al Phys. Rev. B 98 165201 (2018)
  147. Huang K Phys. Rev. 119 1129 (1960)
  148. Иорданский С В ЖЭТФ 47 167 (1964); Iordanskii S V Sov. Phys. JETP 20 112 (1965)
  149. Lee T D, Huang K, Yang C N Phys. Rev. 106 1135 (1957)
  150. Schick M Phys. Rev. A 3 1067 (1971)
  151. Hines D, Frankel N E, Mitchell D J Phys. Lett. A 68 12 (1978)
  152. Fisher D S, Hohenberg P C Phys. Rev. B 37 4936 (1988)
  153. Lieb E H, Yngvason J J. Stat. Phys. 103 509 (2001)
  154. Mora C, Castin Y Phys. Rev. Lett. 102 180404 (2009)
  155. Beane S R Phys. Rev. A 82 063610 (2010)
  156. Fournais S et al J. Math. Phys. 60 071903 (2019)
  157. Khrapak S A, Kryuchkov N P, Yurchenko S O Phys. Rev. E 97 022616 (2018)
  158. Кёдель Л и др УФН 189 1070 (2019); Couëdel L et al Phys. Usp. 62 1000 (2019)
  159. Misra S et al Phys. Rev. Lett. 120 047402 (2018)
  160. Покровский Я Е, Свистунова К И Письма в ЖЭТФ 9 435 (1969); Pokrovskii Ya E, Svistunova K I JETP Lett. 9 261 (1969)
  161. Сибельдин Н Н ЖЭТФ 149 678 (2016); Sibel'din N N J. Exp. Theor. Phys. 122 587 (2016)
  162. Sager L M, Safaei S, Mazziotti D A Phys. Rev. B 101 081107(R) (2020)
  163. Navon N et al Science 328 729 (2010)
  164. Каган М Ю, Турлапов А В УФН 189 225 (2019); Kagan M Yu, Turlapov A V Phys. Usp. 62 215 (2019)
  165. Wang G et al Rev. Mod. Phys. 90 021001 (2018)
  166. Tartakovskii A Nat. Rev. Phys. 2 8 (2020)
  167. Waldherr M et al Nat. Commun. 9 3286 (2018)
  168. Arp T B et al Nat. Photon. 13 245 (2019)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение