Делокализация фонон-плазмонных мод в сверхрешётках GaAs/AlAs с туннельно-тонкими барьерами AlAs. Авторы - В.А.Володин, М.Д.Ефремов, В.А.Сачков.
Актуальность работы: Фундаментальный аспект – исследование взаимодействия квазичастиц в наноструктурах. Прикладной аспект – формирование фундаментальных основ новой области электроники – «плазмоники».
Новизна: Ранее, фонон-плазмонное взаимодействие было исследовано либо в объёмных полупроводниках, либо в слоях 2D электронного газа не связанных ни туннельно, ни кулоновским взаимодействием.
Результаты: С применением методики спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) были исследованы нелегированные и легированные (n-типа) GaAs/AlAs сверхрешётки (СР) с толщинами барьеров AlAs от 17 до 1 монослоя. Впервые был обнаружен 2D плазмон в периодической гетероструктуре из плоскостей 2D электронного газа, связанных кулоновским взаимодействием (рис.1). При уменьшении толщины AlAs барьеров эффекты туннелирования электронов играли всё более заметную роль. В случае СР с толщиной AlAs в 2 монослоя в спектрах КРС обнаружены пики, соответствующие рассеянию на связанных состояниях фононов с 3D плазмонами (L+ мода), то есть наблюдалась делокализация связанных мод (рис. 2). При этом, в данной СР наблюдалась свёртка акустических фононов, что говорит о её хорошей периодичности, а в нелегированных СР с толщиной AlAs 2 монослоя наблюдалась локализация оптических фононов в слоях GaAs. Таким образом, впервые обнаружен эффект делокализации связанных фонон-плазмонных мод в СР с туннельно-тонкими барьерами.
|
|
|
Рис.1. Спектры КРС нелегированной (непрерывная линия) и легированной (штриховая линия) GaAs17/AlAs17 СР (акустический диапазон). Стрелкой показан 2D плазмон. |
Рис.2. Спектр КРС легированной GaAs25/AlAs2 СР в диапазоне частот L+ моды. На вставке – спектр того же образца в акустической области. |