zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-103Research ArticleСтатьиИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЙ РАСПАД ТРИОНА В КВАНТОВОЙ ЯМЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫRADIATIVE DECAY OF A TRION IN A QUANTUM WELL OF SEMICONDUCTOR HETEROSTRUCTUREПоклонскийН. А.PoklonskiN. A.poklonski@bsu.by; poklonski@tut.byДеревягоА. Н.DzeraviahaA. N.noemail@neicon.ruВыркоС. А.VyrkoS. A.noemail@neicon.ruСяглоА. И.SiahloA. I.noemail@neicon.ruБелорусский государственный университетBelarusian State University201710032020844586594Copyright © Поклонский Н.А., Деревяго А.Н., Вырко С.А., Сягло А.И., 20202020Поклонский Н.А., Деревяго А.Н., Вырко С.А., Сягло А.И.Poklonski N.A., Dzeraviaha A.N., Vyrko S.A., Siahlo A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/103

Развита квазиклассическая модель распада отрицательного триона (экситон + электрон) в одиночной кристаллической квантовой яме (КЯ) на электрон в зоне проводимости (c-зоне) и экситон с последующей рекомбинацией составляющих этот экситон электрона и дырки. Показано, что при заполнении квантоворазмерных уровней энергии КЯ электронами из селективно легированной донорами полупроводниковой матрицы энергия связи триона увеличивается. Расчетным путем установлено, что ширина линии излучения триона при его распаде немного больше ширины линии излучения одиночного экситона. Полученные результаты в целом согласуются с известными экспериментальными данными по низкотемпературному излучательному распаду трионов в КЯ. Указано на возможность изменения заполнения трионами их квантоворазмерных уровней энергии под действием внешнего продольного (вдоль КЯ) электрического поля. Предложена схема стационарной светоизлучающей приборной структуры на излучательных переходах трионов (не приводящих к их распаду) между квантоворазмерными уровнями энергии.

A quasi-classical model of the negative trion (exciton + electron) decay in a single crystalline quantum well (QW) into a c-band electron and the exciton followed by a recombination of the electron and hole constituting the exciton was developed. It was shown that the trion binding energy increases when the QW quantum-size energy levels are filled with electrons from the semiconductor matrix selectively doped with donors. It was established by calculations that the width of the trion emission line is slightly larger than that for a single exciton. On the whole, the obtained results agree with the known experimental data on low-temperature radiative decay of trions in QW. It was pointed out on the possibility of change of the trion quantum-size energy levels population under the action of a longitudinal (along the QW) electric field. A scheme of a stationary light-emitting device based on radiative transitions of trions (that not leading to their decay) between quantum-size energy levels was proposed.

кристаллическая квантовая яматрионэкситонэлектронлюминесценцияуровень Фермиcrystalline quantum welltrionexcitonelectronluminescenceFermi levelReferencesГ. Месси. Отрицательные ионы, Москва, Мир (1979)Г. Месси. Отрицательные ионы, Москва, Мир (1979)Б. М. Смирнов. Физика атома и иона, Москва, Энергоатомиздат (1986)Б. М. Смирнов. Физика атома и иона, Москва, Энергоатомиздат (1986)А. И. Ансельм. ЖЭТФ, 24, № 1 (1953) 83-89А. И. Ансельм. ЖЭТФ, 24, № 1 (1953) 83-89M. A. Lampert. Phys. Rev. Lett., 1, N 12 (1958) 450-453M. A. Lampert. Phys. Rev. Lett., 1, N 12 (1958) 450-453Р. А. Сергеев, Р. А. Сурис. ФТТ, 43, № 4 (2001) 714-718Р. А. Сергеев, Р. А. Сурис. ФТТ, 43, № 4 (2001) 714-718B. Stébé, C. Comte. Phys. Rev. B, 15, N 8 (1977) 3967-3979B. Stébé, C. Comte. Phys. Rev. B, 15, N 8 (1977) 3967-3979R. Schilling, D. C. Mattis. Phys. Rev. Lett., 49, N 11 (1982) 808-811R. Schilling, D. C. Mattis. Phys. Rev. Lett., 49, N 11 (1982) 808-811B. Stébé, A. Ainane. Superlatt. Microstruct., 5, N 4 (1989) 545-548B. Stébé, A. Ainane. Superlatt. Microstruct., 5, N 4 (1989) 545-548K. Kheng, R. T. Cox, Y. Merle d’Aubigné, F. Bassani, K. Saminadayar, S. Tatarenko. Phys. Rev. Lett., 71, N 11 (1993) 1752-1755K. Kheng, R. T. Cox, Y. Merle d’Aubigné, F. Bassani, K. Saminadayar, S. Tatarenko. Phys. Rev. Lett., 71, N 11 (1993) 1752-1755G. V. Astakhov, D. R. Yakovlev, V. P. Kochereshko, W. Ossau, J. Nürnberger, W. Faschinger, G. Landwehr. Phys. Rev. B, 60, N 12 (1999) 8485-8488G. V. Astakhov, D. R. Yakovlev, V. P. Kochereshko, W. Ossau, J. Nürnberger, W. Faschinger, G. Landwehr. Phys. Rev. B, 60, N 12 (1999) 8485-8488Н. А. Поклонский, А. И. Сягло, С. А. Вырко. Журн. прикл. спектр., 68, № 3 (2001) 287-290 [N. A. Poklonskii, A. I. Syaglo, S. A. Vyrko. J. Appl. Spectr., 68 (2001) 371-376]Н. А. Поклонский, А. И. Сягло, С. А. Вырко. Журн. прикл. спектр., 68, № 3 (2001) 287-290 [N. A. Poklonskii, A. I. Syaglo, S. A. Vyrko. J. Appl. Spectr., 68 (2001) 371-376]D. M. Whittaker, A. J. Shields. Phys. Rev. B, 56, N 23 (1997) 15185-15194D. M. Whittaker, A. J. Shields. Phys. Rev. B, 56, N 23 (1997) 15185-15194Д. Б. Турчинович, В. П. Кочерешко, Д. Р. Яковлев, В. Оссау, Г. Ландвер, Т. Войтович, Г. Карчевский, Я. Коссут. ФТТ, 40, № 5 (1998) 813-815Д. Б. Турчинович, В. П. Кочерешко, Д. Р. Яковлев, В. Оссау, Г. Ландвер, Т. Войтович, Г. Карчевский, Я. Коссут. ФТТ, 40, № 5 (1998) 813-815Н. В. Старостин. Журн. прикл. спектр., 50, № 4 (1989) 535-551 [N. V. Starostin. J. Appl. Spectr., 50 (1989) 333-347]Н. В. Старостин. Журн. прикл. спектр., 50, № 4 (1989) 535-551 [N. V. Starostin. J. Appl. Spectr., 50 (1989) 333-347]Н. А. Поклонский, А. И. Сягло. ФТТ, 43, № 1 (2001) 152-158Н. А. Поклонский, А. И. Сягло. ФТТ, 43, № 1 (2001) 152-158А. Я. Шик. ФТП, 29, № 8 (1995) 1345-1381А. Я. Шик. ФТП, 29, № 8 (1995) 1345-1381J. Siviniant, D. Scalbert, A. V. Kavokin, D. Coquillat, J.-P. Lascaray. Phys. Rev. B, 59, N 3 (1999) 1602-1604J. Siviniant, D. Scalbert, A. V. Kavokin, D. Coquillat, J.-P. Lascaray. Phys. Rev. B, 59, N 3 (1999) 1602-1604Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, С. Л. Поденок. Статистическая физика полупроводников, Москва, КомКнига (2005)Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, С. Л. Поденок. Статистическая физика полупроводников, Москва, КомКнига (2005)В. П. Кочерешко, Р. А. Сурис, Д. Р. Яковлев. УФН, 170, № 3 (2000) 335-338В. П. Кочерешко, Р. А. Сурис, Д. Р. Яковлев. УФН, 170, № 3 (2000) 335-338C. Riva, F. M. Peeters, K. Varga. Phys. Rev. B, 61, N 20 (2000) 13873-13881C. Riva, F. M. Peeters, K. Varga. Phys. Rev. B, 61, N 20 (2000) 13873-13881J. Robertson. Phil. Mag. B, 66, N 2 (1992) 199-209J. Robertson. Phil. Mag. B, 66, N 2 (1992) 199-209Н. А. Поклонский, С. А. Вырко. Журн. прикл. спектр., 69, № 3 (2002) 375-382 [N. A. Poklonski, S. A. Vyrko. J. Appl. Spectr., 69 (2002) 434-443]Н. А. Поклонский, С. А. Вырко. Журн. прикл. спектр., 69, № 3 (2002) 375-382 [N. A. Poklonski, S. A. Vyrko. J. Appl. Spectr., 69 (2002) 434-443]Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, О. Н. Поклонская, А. Г. Забродский. ФТП, 50, № 6 (2016) 738-750Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, О. Н. Поклонская, А. Г. Забродский. ФТП, 50, № 6 (2016) 738-750W. Ossau, D. R. Yakovlev, C. Y. Hu, V. P. Kochereshko, G. V. Astakhov, R. A. Suris, P. C. M. Christianen, J. C. Maan. ФТТ, 41, № 5 (1999) 831-836W. Ossau, D. R. Yakovlev, C. Y. Hu, V. P. Kochereshko, G. V. Astakhov, R. A. Suris, P. C. M. Christianen, J. C. Maan. ФТТ, 41, № 5 (1999) 831-836V. V. Solovyev, I. V. Kukushkin. Phys. Rev. B, 79, N 23 (2009) 233306V. V. Solovyev, I. V. Kukushkin. Phys. Rev. B, 79, N 23 (2009) 233306Е. Ф. Гросс, С. А. Пермогоров, Б. С. Разбирин. УФН, 103, № 3 (1971) 431-446Е. Ф. Гросс, С. А. Пермогоров, Б. С. Разбирин. УФН, 103, № 3 (1971) 431-446Н. Б. Брандт, В. А. Кульбачинский. Квазичастицы в физике конденсированного состояния, Москва, Физматлит (2005)Н. Б. Брандт, В. А. Кульбачинский. Квазичастицы в физике конденсированного состояния, Москва, Физматлит (2005)Ю. Г. Кусраев, Р. П. Сейсян. В сб. “Петербургская-Ленинградская школа электроники”, СПб, СПбГЭТУ ЛЭТИ (2013) 234-257Ю. Г. Кусраев, Р. П. Сейсян. В сб. “Петербургская-Ленинградская школа электроники”, СПб, СПбГЭТУ ЛЭТИ (2013) 234-257K.-S. Lee, E.-H. Lee. J. Appl. Phys., 76, N 10 (1994) 5778-5781K.-S. Lee, E.-H. Lee. J. Appl. Phys., 76, N 10 (1994) 5778-5781Р. П. Сейсян. ФТТ, 58, № 5 (2016) 833-880Р. П. Сейсян. ФТТ, 58, № 5 (2016) 833-880G. Bastard, E. E. Mendez, L. L. Chang, L. Esaki. Phys. Rev. B, 26, N 4 (1982) 1974-1979G. Bastard, E. E. Mendez, L. L. Chang, L. Esaki. Phys. Rev. B, 26, N 4 (1982) 1974-1979T. Miyajima, F. P. Logue, J. F. Donegan, J. Hegarty, H. Okuyama, A. Ishibashi, Y. Mori. Appl. Phys. Lett., 66, N 2 (1995) 180-182T. Miyajima, F. P. Logue, J. F. Donegan, J. Hegarty, H. Okuyama, A. Ishibashi, Y. Mori. Appl. Phys. Lett., 66, N 2 (1995) 180-182O. Madelung. Semiconductors: Data Handbook, Berlin, Springer (2004)O. Madelung. Semiconductors: Data Handbook, Berlin, Springer (2004)S. Adachi. Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors, Chippenham, Wiley (2009)S. Adachi. Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors, Chippenham, Wiley (2009)E. L. Ivchenko. Optical Spectroscopy of Semiconductor, Harrow, Alpha Science (2005)E. L. Ivchenko. Optical Spectroscopy of Semiconductor, Harrow, Alpha Science (2005)K. Hess. Physica B+C, 117-118, Pt 2 (1983) 723-728K. Hess. Physica B+C, 117-118, Pt 2 (1983) 723-728И. Б. Левинсон. ФТП, 7, № 9 (1973) 1673-1683И. Б. Левинсон. ФТП, 7, № 9 (1973) 1673-1683K. Hess. Appl. Phys. Lett., 35, N 7 (1979) 484-486K. Hess. Appl. Phys. Lett., 35, N 7 (1979) 484-486И. Б. Левинсон. УФН, 139, № 2 (1983) 347-355И. Б. Левинсон. УФН, 139, № 2 (1983) 347-355M. R. Querry. Contractor Report CRDEC-CR-88009 (1987)M. R. Querry. Contractor Report CRDEC-CR-88009 (1987)F. Dujardin, A. El Hassani, E. Feddi, B. Stébé. Solid State Commun., 103, N 9 (1997) 515-518F. Dujardin, A. El Hassani, E. Feddi, B. Stébé. Solid State Commun., 103, N 9 (1997) 515-518J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho. Science, 264, N 5158 (1994) 553-556J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho. Science, 264, N 5158 (1994) 553-556

The authors declare that there are no conflicts of interest present.