Диссертация (1097781), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Ðåëàêñàöèÿ çàðÿäà íà íà÷àëüíîì ýòàïå ïðè ó÷åòåêóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (êðèâàÿ ñåðîãî öâåòà íà ðèñ.à,á) ïðîèñ-6.106.10250õîäèò ñî ñêîðîñòüþ ïðåâûøàþùåé ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè â îòñóòñòâèè êóëîíîâñêèõ êîððåëÿöèé ëîêàëèçîâàííûõ ýëåêòðîíîâ (êðèâàÿ ÷åðíîãî öâåòà íàðèñ.à,á). Äëÿ ðàññìàòðèâàåìîé ãåîìåòðèè ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê(ðèñ. ) ñóùåñòâóåò âûäåëåííîå êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå âåëè÷èíû êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (äëÿ ðàññìàòðèâàåìîé îáëàñòè ïàðàìåòðîâ â ñèñòåìåU/γ = 4).
Äëÿ âåëè÷èí êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåíüøèõ êðèòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ, ðåëàêñàöèÿ çàðÿäà ïðîèñõîäèò ìîíîòîííûì îáðàçîì (êðèâàÿñåðîãî öâåòà íà ðèñ.à,á). Åñëè âåëè÷èíà êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿïðåâîñõîäèò êðèòè÷åñêóþ âåëè÷èíó, çàâèñèìîñòü ÷èñåë çàïîëíåíèÿ îò âðåìåíè ÿâëÿåòñÿ íåìîíîòîííîé: âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ÷èñåë çàïîëíåíèÿ ïðîèñõîäèò â íåñêîëüêî ýòàïîâ ñ ðàçëè÷íûìè õàðàêòåðíûìè ñêîðîñòÿìè ðåëàêñàöèè (ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ ÷åðíîãî öâåòà íà ðèñ.à,á). Òàêèì îáðàçîì,íàáëþäàåìîå ïîâåäåíèå ðåëàêñàöèè çàðÿäà äåìîíñòðèðóåò îñîáåííîñòè, ñîîòâåòñòâóþùèå îñîáåííîñòÿì ðåëàêñàöèè äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà êóëîíîâñêîåâçàèìîäåéñòâèå ó÷èòûâàåòñÿ òîëüêî âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå (êâàíòîâîé òî÷êå ñ óðîâíåì ýíåðãèè ε2 ), ñâÿçàííîé ñ ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãîñïåêòðà â áåðåãàõ òóííåëüíîãî êîíòàêòà (ñì. ïàðàãðàô).6.106.16.106.106.1числа заполнениячисла заполнениябгчисла заполнениячисла заполнениявÐèñ.
6.10 . Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ÷èñåë çàïîëíåíèÿ â ïåðâîé à),â). n1 (t) è âî âòîðîé á),ã).n2 (t) êâàíòîâûõ òî÷êàõ. Ãðàôèêè à). è á). ñîîòâåòñòâóþò ðåçîíàíñíîìó òóííåëèðîâàíèþìåæäó êâàíòîâûìè òî÷êàìè (ε1 +U −ε2 )/γ = 0, 0. U/γ = 0-÷åðíàÿ êðèâàÿ, U/γ = 2-ñåðàÿ êðèâàÿ, U/γ = 4-÷åðíàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ. Ãðàôèêè â). è ã).
ñîîòâåòñòâóþò òóííåëèðîâàíèþìåæäó êâàíòîâûìè òî÷êàìè ïðè íàëè÷èè ðàññòðîéêè (ε1 + U − ε2 )/γ = 1, 0. U/γ = 0-÷åðíàÿêðèâàÿ, U/γ = 4-ñåðàÿ êðèâàÿ. Ïàðàìåòðû T /γ = 0, 6 è γ = 1, 0 îäèíàêîâû äëÿ âñåõ ãðàôèêîâ.251Ðàññìîòðèì ñëó÷àé íåðåçîíàíñíîãî òóííåëèðîâàíèÿ ìåæäó óðîâíÿìè ýíåðãèè â êâàíòîâûõ òî÷êàõ, êîãäà âåëè÷èíà ðàññòðîéêè èìååò çíà÷åíèå ñîïîñòàâèìîå ñ âåëè÷èíàìè T è γ . Áóäåì èññëåäîâàòü ïðîöåññû ðåëàêñàöèè çàðÿäà äëÿ ðàçëè÷íûõ çíàêîâ ðàññòðîéêè. Åñëè íà÷àëüíàÿ ðàññòðîéêà ïðèíèìàåò ïîëîæèòåëüíûå çíà÷åíèÿ (ε1 + U > ε2 ), òî äëÿ ìàëûõâåëè÷èí êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (U/γ = 0, 5, U/γ = 1, 0) ñêîðîñòüðåëàêñàöèè ÷èñåë çàïîëíåíèÿ â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå ïðåâîñõîäèò ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè â îòñóòñòâèè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (ðèñ.à).Ñ ðîñòîì âåëè÷èíû êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïðè ñîáëþäåíèè óñëîâèÿε2 > ε1 , âûïîëíÿåòñÿ ñëåäóþùåå ñîîòíîøåíèå |U (n1 (t) − 1)| = ∆ε.
Òàêèìîáðàçîì, êóëîíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå ïðèâîäèò ê ïîëíîé êîìïåíñàöèè ðàññòðîéêè â îïðåäåëåííûé ìîìåíò âðåìåíè.  ìîìåíò ïîëíîé êîìïåíñàöèèðàññòðîéêè òóííåëèðîâàíèå ìåæäó êâàíòîâûìè òî÷êàìè ïðîèñõîäèò ðåçîíàíñíûì îáðàçîì, è ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè çàðÿäà äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ (U/γ = 1, 5 íà ðèñ.à). Ñ ðîñòîì âåëè÷èíû êóëîíîâñêîãîâçàèìîäåéñòâèÿ ïðîèñõîäèò áûñòðàÿ êîìïåíñàöèÿ ðàññòðîéêè ñ ïîñëåäóþùèì èçìåíåíèåì çíàêà ðàññòðîéêè.
Ñìåíà çíàêà ðàññòðîéêè ïðèâîäèò êóìåíüøåíèþ ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè (U/γ = 2, 5 íà ðèñ.à).  ñëó÷àå îòðèöàòåëüíîé íà÷àëüíîé ðàññòðîéêè ìåæäó óðîâíÿìè ýíåðãèè â êâàíòîâûõòî÷êàõ (ε1 + U < ε2 ), íàëè÷èå êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðèâîäèò êóâåëè÷åíèþ íà÷àëüíîé ðàññòðîéêè è, êàê ñëåäñòâèå, ê óìåíüøåíèþ ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè ÷èñåë çàïîëíåíèÿ â ïåðâîé òî÷êå (ðèñ.â).  ýòîìñëó÷àå ðåëàêñàöèÿ çàðÿäà ïðîèñõîäèò â äâà ýòàïà ñ ðàçíûìè õàðàêòåðíûìè ñêîðîñòÿìè ðåëàêñàöèè. Ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè çàðÿäà íà ïåðâîì ýòàïåïðåâîñõîäèò ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè íà âòîðîì. ñëó÷àå ñèëüíîãî êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ëîêàëèçîâàííûõýëåêòðîíîâ (U/γ = 4 íà ðèñ.â,ã) ðåëàêñàöèÿ çàðÿäà ïðîèñõîäèò â òðèýòàïà ñ ðàçëè÷íûìè ñêîðîñòÿìè ðåëàêñàöèè, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò âðåìåííîéýâîëþöèè çàðÿäà â êâàíòîâûõ òî÷êàõ äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà êóëîíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå ó÷èòûâàåòñÿ òîëüêî âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå (ñì.
ïàðàãðàô). Òàêèì îáðàçîì, äëÿ ðàññìîòðåííîé îáëàñòè ïàðàìåòðîâ ïðè íàëè÷èèêóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ çàðÿäà, ëîêàëèçîâàííîãî â íà÷àëüíûé ìîìåíò â ñèñòåìå, äåìîíñòðèðóåò ïîâåäåíèå àíàëîãè÷íîå ñëó÷àþ, êîãäà êóëîíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå ó÷òåíî òîëüêî âî âòîðîé òî÷êå.Èññëåäóåì îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèè çàðÿäà, âîçíèêàþùèå â ñâÿçàííûõ6.116.116.116.116.106.1252числа заполнениячисла заполнениябвчисла заполнениячисла заполнениягÐèñ. 6.11 .
Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ÷èñåë çàïîëíåíèÿ â ïåðâîé à),â). n1 (t) è âî âòîðîé á),ã).n2 (t) êâàíòîâûõ òî÷êàõ. Ãðàôèêè à). è á). ñîîòâåòñòâóþò òóííåëèðîâàíèþ ìåæäó êâàíòîâûìè òî÷êàìè ïðè ïîëîæèòåëüíîé íà÷àëüíîé ðàññòðîéêå (ε1 + U − ε2 )/γ = 1, 0. Ãðàôèêèâ). è ã). ñîîòâåòñòâóþò òóííåëèðîâàíèþ ìåæäó êâàíòîâûìè òî÷êàìè ïðè íàëè÷èè îòðè-(ε1 + U − ε2 )/γ = −1, 0. Ïàðàìåòðû T /γ = 0, 6 è γ = 1, 0îäèíàêîâû äëÿ âñåõ ãðàôèêîâ. U/γ = 0, 0-÷åðíàÿ êðèâàÿ, U/γ = 0, 5-ñåðàÿ êðèâàÿ, U/γ = 1, 5÷åðíàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ, U/γ = 2, 5-ñåðàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ.öàòåëüíîé íà÷àëüíîé ðàññòðîéêèêâàíòîâûõ òî÷êàõ, âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà, ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êåâ ñëó÷àå, êîãäà âåëè÷èíà êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íàìíîãî ïðåâîñõîäèò âåëè÷èíû ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû (T è γ ) è ñîïîñòàâèìà (èëè äàæå ïðåâîñõîäèò) ñ âåëè÷èíîé ñèëüíîé ïîëîæèòåëüíîé ðàññòðîéêè (∆ε >> T, γ ;∆ε/γ ≃ U/γ ).
Ïðè òàêîì íàáîðå ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû ðåëàêñàöèÿ çàðÿäà ïðîèñõîäèò ÷åðåç äâà ñòàáèëüíûõ ðåæèìà, êàæäûé èç êîòîðûõ õàðàêòåðèçóåòñÿ çíà÷èòåëüíî ðàçëè÷àþùèìèñÿ ñêîðîñòÿìè ðåëàêñàöèè (êðèâûå÷åðíîãî è ñåðîãî öâåòà íà ðèñ.).Ïðè âûïîëíåíèè îïèñàííûõ âûøå óñëîâèé â ñèñòåìå ñóùåñòâóåò ïîðîãîâûé ìîìåíò âðåìåíè, ïîñëå êîòîðîãî ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè ðåçêî èçìåíÿåòñÿ îò îäíîãî óñòîé÷èâîãî çíà÷åíèÿ ê äðóãîìó.
Òàêàÿ îñîáåííîñòüðåëàêñàöèè çàðÿäà íàçûâàåòñÿ áèôóðêàöèåé. Ñ ðîñòîì âåëè÷èíû êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ äîñòèæåíèå ïîðîãîâîãî ìîìåíòà âðåìåíè, ñîîòâåòñòâóþùåãî âîçíèêíîâåíèþ áèôóðêàöèè, ïðîèñõîäèò áûñòðåå (êðèâûå ÷åðíîãî è ñåðîãî öâåòà íà ðèñ.à). Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî èçìåíÿòü ìîìåíòíàñòóïëåíèÿ áèôóðêàöèè, âàðüèðóÿ âåëè÷èíó íà÷àëüíîé ðàññòðîéêè è âå-6.126.12253ëè÷èíó êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî óïðàâëÿòüïàðàìåòðàìè ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà íà ýòàïå ðîñòà êâàíòîâûõ òî÷åê.Ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå â ïðîöåññå ðåëàêñàöè çàðÿäà íå ïðîèñõîäèò âîçíèêíîâåíèÿ áèôóðêàöèîííîãî ðåæèìà. Ôèçè÷åñêîé ïðè÷èíîé âîçíèêíîâåíèÿ áèôóðêàöèè ïðè ó÷åòå êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå è åå îòñóòñòâèÿïðè ó÷åòå êóëîíîâñêèõ êîððåëÿöèé âî âòîðîé òî÷êå ÿâëÿåòñÿ ðàññìàòðèâàåìàÿ ãåîìåòðèÿ èññëåäóåìîé ñèñòåìû: ðåëàêñàöèÿ çàðÿäà â ñîñòîÿíèÿ íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà, ëîêàëèçîâàííîãî â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå, ïðîèñõîäèò÷åðåç ïðîìåæóòî÷íóþ ñèñòåìó - âòîðóþ êâàíòîâóþ òî÷êó.
Äëÿ ðåëàêñàöèèçàðÿäà èç âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êè ñóùåñòâóåò äâà êàíàëà: òóííåëèðîâàíèåâ ïåðâóþ òî÷êó è ïðÿìîå òóííåëèðîâàíèå â ñîñòîÿíèÿ íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà. Ïîýòîìó, ïðè ó÷åòå êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ïåðâîé êâàíòîâîéòî÷êå âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ çàðÿäà ïðîèñõîäèò áîëåå ðåçêèì îáðàçîì èç-çàíàëè÷èÿ òîëüêî îäíîãî êàíàëà äëÿ ðåëàêñàöèè, ÷òî è ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ áèôóðêàöèè.Äëÿ äåòàëüíîãî àíàëèçà ïðîöåññîâ ðåëàêñàöèè ðàññìîòðèì çàâèñèìîñòè îò âðåìåíè ïîêàçàòåëåé ýêñïîíåíò, êîòîðûå îïðåäåëÿþò ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè çàðÿäà êàæäîé èç ìîä â êâàíòîâûõ òî÷êàõ (ðèñ.â).
Èññëåäóåìòàêæå ïîâåäåíèå ïðåäýêñïîíåíöèàëüíûõ ìíîæèòåëåé, êîòîðûå îïèñûâàþòâðåìåííóþ ýâîëþöèþ è ïåðåðàñïðåäåëåíèå çàðÿäà äëÿ êàæäîé èç ìîä âêâàíòîâûõ òî÷êàõ, â çàâèñèìîñòè îò âðåìåíè (ðèñ.ã).Ðàññìîòðèì âðåìåííóþ ýâîëþöèþ ïîêàçàòåëåé ýêñïîíåíò (ðèñ.â).Äëÿ íàáîðà ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû, ïðè êîòîðûõ íàáëþäàåòñÿ áèôóðêàöèÿçàðÿäà, ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè â îáåèõ ìîäàõ äåìîíñòðèðóþò ðåçêèé ïåðåõîä ìåæäó äâóìÿ ñòàöèîíàðíûìè çíà÷åíèÿìè. Ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè ïåðâîé ìîäû ñêà÷êîîáðàçíî óìåíüøàåòñÿ, à ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè âòîðîé ìîäû- óâåëè÷èâàåòñÿ.
Ïîñëå áèôóðêàöèè ðåëàêñàöèÿ çàðÿäà ïðîèñõîäèò ñ îäèíàêîâûìè ñêîðîñòÿìè â îáåèõ ìîäàõ.Ïðîàíàëèçèðóåì âðåìåííóþ ýâîëþöèþ ïðåäýêñïîíåíöèàëüíûõ ìíîæèòåëåé ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿïðåäýêñïîíåíöèàëüíûõ ìíîæèòåëåé â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå ðàçëè÷àåòñÿäëÿ ðàçëè÷íûõ êàíàëîâ ðåëàêñàöèè.
Âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå ïðåäýêñïîíåíöèàëüíûå ìíîæèòåëè èçìåíÿþòñÿ ñî âðåìåíåì îäèíàêîâûì îáðàçîì.Äëÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ áèôóðêàöèè ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû ïðîèñõîäèò ðåçêîåïåðåêëþ÷åíèå ìåæäó äâóìÿ ñòàöèîíàðíûìè çíà÷åíèÿìè àìïëèòóä êàíà-6.126.126.12254числа заполнениячисла заполнениябвгиÐèñ. 6.12 . à). Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ÷èñåë çàïîëíåíèÿ â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå n1 (t).U/γ = 0, 0-÷åðíàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ, U/γ = 4, 0-ñåðàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ, U/γ = 6, 0-ñåðàÿêðèâàÿ, U/γ = 7, 0-÷åðíàÿ êðèâàÿ.
á). Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ÷èñåë çàïîëíåíèÿ âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå n2 (t). U/γ = 0, 0-÷åðíàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ, U/γ = 4, 0-ñåðàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ, U/γ = 6, 0-ñåðàÿ êðèâàÿ, U/γ = 7, 0-÷åðíàÿ êðèâàÿ. â). Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ñêîðîñòåéðåëàêñàöèè â ïåðâîé |E1 − E1∗ | è âî âòîðîé |E2 − E2∗ | ðåëàêñàöèîííûõ ìîäàõ ïðè çíà÷åíèèêóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ U/γ = 7, 0. ã). Âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ àìïëèòóäû ðåëàêñàöèè ïåðâîé ìîäû â ïåðâîé êâàíòîâîé òî÷êå A(t)- ÷åðíàÿ êðèâàÿ, âòîðîé ìîäû â ïåðâîé êâàíòîâîéòî÷êå C(t)- ñåðàÿ êðèâàÿ, ïåðâîé è âòîðîé ìîä âî âòîðîé êâàíòîâîé òî÷êå D(t) è F (t)- ÷åðíàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ ïðè çíà÷åíèè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ U/γ = 7, 0.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
