Диссертация (1097781), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå â íà÷àëüíûé ìîìåíòâðåìåíè ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè âî âòîðîì êàíàëå êàæäîé èç òî÷åê òàêæåïðåâîñõîäèò ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè â ïåðâîì êàíàëå. Íàëè÷èå êóëîíîâñêîãîâçàèìîäåéñòâèÿ ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ ïðîâàëà â çàâèñèìîñòè ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè îò âðåìåíè âî âòîðîé ìîäå è ê îáðàçîâàíèþ ïèêà â ïåðâîéìîäå (ðèñ. à,á). Ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè â ïåðâîìêàíàëå â òî÷íîñòè ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìàëüíîìó çíà÷åíèþ ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè âî âòîðîì êàíàëå. Ïðè âðåìåíàõ tγ ≥ 6 âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ çàðÿäàïðîèñõîäèò ñ ïîñòîÿííûìè çíà÷åíèÿìè ñêîðîñòåé ðåëàêñàöèè â îáîèõ êàíàëàõ, ñîâïàäàþùèìè ñî ñêîðîñòÿìè ðåëàêñàöèè â îòñóòñòâèè êóëîíîâñêîãîâçàèìîäåéñòâèÿ.
Ñ ðîñòîì âåëè÷èíû êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðîèñõîäèò ðàñùåïëåíèå ïèêà â ïåðâîì êàíàëå ðåëàêñàöèè è ïðîâàëà âî âòîðîì.Îáðàçóþùèåñÿ ïðè ýòîì ïèêè â ïåðâîì êàíàëå ðåëàêñàöèè ñîâïàäàþò ñïðîâàëàìè âî âòîðîì êàíàëå ðåëàêñàöèè (ðèñ. â).6.76.76.7246Èññëåäóåì âðåìåííóþ ýâîëþöèþ ïðåäýêñïîíåíöèàëüíûõ ìíîæèòåëåé(àìïëèòóä ìîä) äëÿ êàæäîãî èç êàíàëîâ ðåëàêñàöèè â êâàíòîâûõ òî÷êàõïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.
Âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êåïðåäýêñïîíåíöèàëüíûå ìíîæèòåëè èçìåíÿþòñÿ ñî âðåìåíåì îäèíàêîâûìîáðàçîì (D(t) è F (t) â âûðàæåíèè (5.33))(êðèâàÿ ñåðîãî öâåòà íà ðèñ.).Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ïðåäýêñïîíåíöèàëüíûõ ìíîæèòåëåé â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå ðàçëè÷àåòñÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ êàíàëîâ ðåëàêñàöèè (A(t) è C(t) ââûðàæåíèè (5.31)).6.8вбиииÐèñ. 6.8 .
Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ àìïëèòóäû ðåëàêñàöèè äëÿ êàæäîãî èç êàíàëîâ ðåëàêñà-(ε1 − ε2 )/γ = (6, 3 − 6, 0)/1 = 0, 3; T /γ = 0, 6; γ = 1, 0.Ïðåäýêñïîíåíöèàëüíûé ôàêòîð äëÿ ïåðâîãî êàíàëà ðåëàêñàöèè â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå A(t)-öèè ïðè çíà÷åíèè ïåðåìåòðîâ ñèñòåìû÷åðíàÿ êðèâàÿ; ïðåäýêñïîíåíöèàëüíûé ôàêòîð äëÿ âòîðîãî êàíàëà ðåëàêñàöèè â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êåC(t)-÷åðíàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ; ïðåäýêñïîíåíöèàëüíûå ôàêòîðû äëÿ ïåðâîãî èâòîðîãî êàíàëîâ ðåëàêñàöèè âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå D(t) è F (t)-ñåðàÿ êðèâàÿ; à). U/γ = 6;á). U/γ = 12; â).
U/γ = 14. îòñóòñòâèè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ àìïëèòóäà ïåðâîé ìîäûâ ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå ïðåâîñõîäèò àìïëèòóäó âòîðîé ìîäû â ïåðâîéêâàíòîâîé òî÷êå è àìïëèòóäû îáåèõ ìîä âî âòîðîé òî÷êå. Ïðè íàëè÷èèêóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå, â íà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè àìïëèòóäà ïåðâîé ìîäû â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå òàêæåÿâëÿåòñÿ íàèáîëüøåé. Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ àìïëèòóä ìîä âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå (D(t) è F (t) íà ðèñ. á) äåìîíñòðèðóåò ñ ðîñòîì âðåìåíèôîðìèðîâàíèå ìàêñèìóìà, êîòîðûé ñîâïàäàåò ñ ìèíèìóìîì àìïëèòóä âîáîèõ êàíàëàõ ðåëàêñàöèè â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå äëÿ ìàëûõ âåëè÷èíêóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.
Ñ ðîñòîì âåëè÷èíû êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (ðèñ. á) àìïëèòóäà ïåðâîãî êàíàëà ðåëàêñàöèè ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êè A(t) è àìïëèòóäû îáîèõ êàíàëîâ ðåëàêñàöèè âòîðîé òî÷êè (D(t)è F (t)) ñòðåìÿòñÿ ê íóëþ. Îäíîâðåìåííî àìïëèòóäà âòîðîãî êàíàëà ðåëàêñàöèè ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êè C(t) ïðèíèìàåò çíà÷åíèå ðàâíîå åäèíèöå.Íà áîëüøèõ âðåìåíàõ àìïëèòóäû ìîä â îáåèõ êâàíòîâûõ òî÷êàõ ñîâïàäàþò6.86.8247ñî çíà÷åíèÿìè â îòñóòñòâèè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Ñ ðîñòîì âåëè÷èíû êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðîèñõîäèò îäíîâðåìåííîå ôîðìèðîâàíèå ïèêîâ â çàâèñèìîñòÿõ àìïëèòóä êàíàëîâ ðåëàêñàöèè îò âðåìåíè äëÿîáåèõ êâàíòîâûõ òî÷åê (ðèñ. â).Ñîïîñòàâëÿÿ ðåçóëüòàòû àíàëèçà âðåìåííûõ çàâèñèìîñòåé ïîêàçàòåëåé ýêñïîíåíò, îïðåäåëÿþùèõ ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè çàðÿäà â êàæäîì èçêàíàëîâ ðåëàêñàöèè, è ïîâåäåíèå ïðåäýêñïîíåíöèàëüíûõ ìíîæèòåëåé, îòâå÷àþùèõ çà èçìåíåíèå âî âðåìåíè àìïëèòóä êàíàëîâ ðåëàêñàöèè, ìîæíîñäåëàòü ñëåäóþùèé âûâîä: â ðàññìàòðèâàåìîé ñèñòåìå êâàíòîâûõ òî÷åê íàëè÷èå êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ëîêàëèçîâàííûõ ýëåêòðîíîâ ïðèâîäèòê ïåðåðàñïðåäåëåíèþ çàðÿäà ìåæäó êàíàëàìè ðåëàêñàöèè âíóòðè îòäåëüíîé êâàíòîâîé òî÷êè.
 íà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè áîëüøàÿ ÷àñòü çàðÿäàíàõîäèòñÿ â ïåðâîé ìîäå ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êè, äàëåå ïðîèñõîäèò ïåðåðàñïðåäåëåíèå çàðÿäà òàêèì îáðàçîì, ÷òî çàðÿä ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþëîêàëèçóåòñÿ âî âòîðîé ìîäå ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êè. Ïîñëåäóþùàÿ âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ïðèâîäèò ê îáðàòíîé ïåðåêà÷êå áîëüøåé ÷àñòè çàðÿäà âïåðâóþ ìîäó ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êè. Âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå íà ïðîòÿæåíèè âñåãî ïðîöåññà ðåëàêñàöèè çàðÿä îñòàåòñÿ ðàñïðåäåëåííûì ïîðîâíóìåæäó ðåëàêñàöèîííûìè ìîäàìè.Òàêèì îáðàçîì, îñíîâíûì ìåõàíèçìîì íåìîíîòîííîé ðåëàêñàöèè çàðÿäà â ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷êàõ ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ÿâëÿåòñÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèå çàðÿäà ìåæäó êàíàëàìè ðåëàêñàöèè âîòäåëüíîé òî÷êå.Ïðîâåäåì ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ äëÿ ðàññìîòðåííîé âûøå ìîäåëè è äëÿ íàèáîëåå ÷àñòî ðåàëèçóåìîãî ýêñïåðèìåíòàëüíî ñëó÷àÿ,êîãäà êóëîíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå ó÷èòûâàåòñÿ â îáåèõ êâàíòîâûõ òî÷êàõ.Íà ðèñóíêåïðåäñòàâëåíà âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ çàðÿäà â îáåèõ êâàíòîâûõ òî÷êàõ.
Êðèâàÿ ñåðîãî öâåòà ñîîòâåòñòâóåò ðåçóëüòàòàì, ïîëó÷åííûìäëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà êóëîíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå ó÷òåíî òîëüêî âî âòîðîéòî÷êå, à ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ ÷åðíîãî öâåòà ñîîòâåòñòâóåò ðàñ÷åòàì, ïðîâåäåííûì ïðè ó÷åòå êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â îáåèõ òî÷êàõ.  ñëó÷àå,êîãäà êóëîíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå ó÷òåíî â îáåèõ òî÷êàõ, ïðîèñõîäèò óñêîðåííàÿ êîìïåíñàöèÿ íà÷àëüíîé ïîëîæèòåëüíîé ðàññòðîéêè ìåæäó óðîâíÿìè ýíåðãèè â òî÷êàõ, ïðè ýòîì îáùèé âèä ðåëàêñàöèîííûõ çàâèñèìîñòåé íåèçìåíÿåòñÿ. Òàêèì îáðàçîì, ïðåäñòàâëÿåòñÿ ðàçóìíûì ðàññìàòðèâàòü êóëîíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå òîëüêî â îäíîé èç òî÷åê, òàê êàê îíî ïðèâîäèò6.86.9248числа заполнениячисла заполнениябÐèñ.
6.9 . Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ÷èñåë çàïîëíåíèÿ â ïåðâîé à). n1 (t) è âî âòîðîé á). n2 (t)êâàíòîâûõ òî÷êàõ áåç ó÷åòà êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (U1 /γ = 0 è U2 /γ = 0-÷åðíàÿêðèâàÿ), ñ ó÷åòîì êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå (U1 = 0 è U2 =14-ñåðàÿ êðèâàÿ), ñ ó÷åòîì êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â îáåèõ êâàíòîâûõ òî÷êàõ (U1 /γ =3 è U2 /γ = 14- ÷åðíàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ). Ïàðàìåòðû (ε1 − ε2 )/γ = (6, 3 − 6, 0)/1 = 0, 3,T /γ = 0, 6 è γ = 1, 0 îäèíàêîâûå äëÿ âñåõ ãðàôèêîâ.ê èçìåíåíèþ âåëè÷èíû íà÷àëüíîé ðàññòðîéêè, êîòîðàÿ íåïîñðåäñòâåííîâëèÿåò íà ïðîöåññû ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ çàðÿäà ìåæäó êàíàëàìè ðåëàêñàöèè êàê â îòäåëüíîé òî÷êå, òàê è ìåæäó òî÷êàìè.Òàêèì îáðàçîì, âïåðâûå ïîêàçàíî, ÷òî âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ çàðÿäà,ëîêàëèçîâàííîãî â íà÷àëüíûé ìîìåíò â êâàíòîâûõ òî÷êàõ ñ êóëîíîâñêèìâçàèìîäåéñòâèåì, ñâÿçàííûõ ñ ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà ðåçåðâóàðà, ïðîèñõîäèò íåìîíîòîííûì îáðàçîì è ïðîòåêàåò ÷åðåç òðè õàðàêòåðíûõ îáëàñòè ñ ðàçëè÷íûìè ñêîðîñòÿìè ðåëàêñàöèè.
Ïðîäåìîíñòðèðîâàíî,÷òî îñíîâíûì ìåõàíèçìîì íåìîíîòîííîé ðåëàêñàöèè çàðÿäà â ñâÿçàííûõêâàíòîâûõ òî÷êàõ ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ÿâëÿåòñÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèå çàðÿäà ìåæäó êàíàëàìè ðåëàêñàöèè â îòäåëüíîé òî÷êå.Îáíàðóæåííûé ýôôåêò ïðàêòè÷åñêè ïîëíîé ïåðåêà÷êè çàðÿäà ìåæäó ðàçëè÷íûìè ìîäàìè âíóòðè îäíîé êâàíòîâîé òî÷êè ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíäëÿ ìàíèïóëèðîâàíèÿ çàðÿäîì â ñèñòåìå ïîñðåäñòâîì åãî àêêóìóëèðîâàíèÿ â ðàçëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ îáëàñòÿõ è äëÿ ñîçäàíèÿ ýëåìåíòîâäèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè, îñíîâàííûõ íà ïåðåêëþ÷åíèè ìåæäó íåñêîëüêèìèñòàáèëüíûìè ñîñòîÿíèÿìè. 6.2.
Îñîáåííîñòè áèôóðêàöèîííîãî ðåæèìà ðåëàêñàöèè çàðÿäà â ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷êàõÑèñòåìû ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê çíà÷èòåëüíî îòëè÷àþòñÿ îò îäèíî÷íûõ êâàíòîâûõ òî÷åê èç-çà íàëè÷èÿ âîçìîæíîñòè äëÿ èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû òóííåëüíîé ñâÿçè ìåæäó òî÷êàìè [218, 220]. Ýòî ÿâëÿåòñÿ ôèçè÷å-249ñêîé ïðè÷èíîé îáðàçîâàíèÿ íåëèíåéíîñòè è, ñëåäîâàòåëüíî, ïðèâîäèò êñóùåñòâîâàíèþ áèñòàáèëüíîñòè [222] è áóôóðêàöèé [221], îäíàêî áèôóðêàöèè áûëè èññëåäîâàíû â ñèñòåìå ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê áåç ó÷åòàêóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ëîêàëèçîâàííûõ ýëåêòðîíîâ.
Îáíàðóæåííûåýôôåêòû ïîçâîëÿþò ñîçäàâàòü íà îñíîâå ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê ëîãè÷åñêèå ïåðåêëþ÷àòåëè, èñïîëüçóÿ ÿâëåíèå ñâåðõáûñòðîãî ïåðåêëþ÷åíèÿìåæäó äâóìÿ ñòàáèëüíûìè ñîñòîÿíèÿìè.Ðàññìîòðèì ïðîöåññû ðåëàêñàöèè çàðÿäà â ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷êàõ, âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà, ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â îäíîé èç òî÷åê (â òî÷êå ñ óðîâíåì ýíåðãèè ε1 - ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå) [289]. Äëÿ àíàëèçà âëèÿíèÿ êóëîíîâñêîãîâçàèìîäåéñòâèÿ íà âðåìåííóþ ýâîëþöèþ çàðÿäà â ñèñòåìå èñïîëüçóåì, êàêè â ïàðàãðàôåìåòîä ñðåäíåãî ïîëÿ. Âëèÿíèå êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ïîëîæåíèå óðîâíÿ ýíåðãèè êâàíòîâîé òî÷êè âêàæäûé ìîìåíò âðåìåíè îòëè÷àåòñÿ îò èñõîäíîãî çà ñ÷åò íàëè÷èÿ êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ è ìîæåò áûòü îïðåäåëåíî ñ ïîìîùüþ âûðàæåíèÿ:6.2εe1 = ε1 + U + U · (< n1 (t) > −1)(6.4)Ïîñêîëüêó ðåëàêñàöèÿ çàðÿäà ïðîèñõîäèò èç çàïîëíåííîãî â íà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè ñîñòîÿíèÿ â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå, òî áóäåì ñ÷èòàòü,÷òî íà÷àëüíîå ïîëîæåíèå óðîâíÿ ýíåðãèè ñîîòâåòñòâóåò âåëè÷èíå ýíåðãèè ε1 + U , ãäå ε1 - ýíåðãèÿ ïóñòîãî óðîâíÿ.
Òàêèì îáðàçîì, ðàññòðîéêàìåæäó óðîâíÿìè ýíåðãèè â òî÷êàõ â íà÷àëüíîé ìîìåíò âðåìåíè ðàâíà:∆ε/γ = ε1 + U − ε2 . âûðàæåíèÿõ, îïèñûâàþùèõ ðåëàêñàöèþ çàðÿäà áåç ó÷åòà êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, íåîáõîäèìî ïðîâåñòè çàìåíó âåëè÷èíû εi íà εei èðåøàòü ñàìîñîãëàñîâàííóþ ñèñòåìó óðàâíåíèé äëÿ ÷èñåë çàïîëíåíèÿ ni (t),ñîñòîÿùóþ èç âûðàæåíèé (5.30), (5.31), (5.32), (5.33) è (6.2). Áóäåì ðàññìàòðèâàòü ïàðàìàãíèòíûé ñëó÷àé, êîãäà âûïîëíåíû óñëîâèÿ niσ = ni−σ = ni .Ðàññìîòðèì ñíà÷àëà ñëó÷àé ðåçîíàíñíîãî òóííåëèðîâàíèÿ ìåæäóóðîâíÿìè ýíåðãèè â êâàíòîâûõ òî÷êàõ ε1 +U ≃ ε2 . Íà ðèñóíêåà,á ïîêàçàíû ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ âðåìåííîé ýâîëþöèè ÷èñåë çàïîëíåíèÿ â ïåðâîé(n1 (t)) è âî âòîðîé (n2 (t)) êâàíòîâûõ òî÷êàõ äëÿ ðàçëè÷íûõ âåëè÷èí êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
