ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Print ISSN: 1727-2769    Online ISSN: 2658-3747
English | Русский

Последний выпуск
№4(45) октябрь-декабрь 2019

Формирование волн плотности заряда и тока в результате импульсной фотоэмиссии из двойной квантовой ямы

Выпуск № 4 (45) октябрь-декабрь 2019
Авторы:

Пейсахович Юрий Григорьевич,
Штыгашев Александр Анатольевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1727-2769-2019-4-26-43
Аннотация

Построена теория и проведено численное моделирование нестационарной импульсной фотоэмиссии из двойной квантовой ямы в узком диапазоне электронных энергий порядка расстояния между уровнями дуплета квазистационарных состояний. Показано, что вне двойной ямы образуются затухающие волны фотоэлектронных плотностей заряда и тока, характеристики которых определяются интенсивностью светового импульса накачки, полюсами амплитуд рассеяния и матрицы плотности электронов, а также размытием стационарных состояний из-за неупругих процессов. Просуммированные по состояниям выделенной полосы энергий произведения зависящих от времени элементов матрицы плотности и координатно-зависящих элементов матриц плотностей вероятности или тока дают измеряемые волновые плотности распределения электронов или тока фотоэмиссии. Частота этих волн равна разностной частоте дублета, длина волн – обратной разности волновых чисел свободного движения электронов с резонансными энергиями, а скорость их распространения – отношению этих величин. Система может перейти в режим повторения излучения электронных волн или в режим автоколебаний, если обеспечить положительную обратную связь и периодическую резонансную подкачку заселенности дублета.


Ключевые слова: нестационарная фотоэмиссия, двухбарьерная гетероструктура, двойная квантовая яма, матрица плотности

Список литературы
  1. Rostami А., Hassan H., Baghban H. Terahertz technology. – Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2011.
  2. Axt V.M., Kuhn T. Femtosecond spectroscopy in semiconductors: a key to coherences, correlations and quantum kinetics // Reports on Progress in Physics. – 2004. – Vol. 67. – P. 433–512.
  3. Attosecond physics at the nanoscale / M.F. Ciappina, J.A. Pérez-Hernández, A.S. Landsman, W.A. Okell, S. Zherebtsov, B. Förg, J. Schötz, L. Seiffert, T. Fennel, T. Shaaran, T. Zimmermann, A. Chacón, R. Guichard, A. Zaïr, J.W.G. Tisch, J.P. Marangos, T. Witting, A. Braun, S.A. Maier, L. Roso, M. Krüger, P. Hommelhoff, M.F. Kling, F. Krausz, M. Lewenstein // Reports on Progress in Physics. – 2017. – Vol. 80, N 5. – P. 054401.
  4. Pazourek R., Nagele S., Burgdorfer J. Attosecond chronoscopy of photoemission // Reviews of Modern Physics. – 2015. – Vol. 87. – P. 765–802.
  5. Чекалин С.В. Фемтосекундная спектроскопия перспективных материалов // Успехи физических наук. – 2014. – Т. 184, № 6. – С. 672–680.
  6. Жуков В.П., Чулков Е.В. Фемтосекундная динамика электронов в металлах // Успехи физических наук. – 2009. – Т. 179, № 2. – С. 113–146.
  7. Rossi F., Kuhn T. Theory of ultrafast phenomena in photoexcited semiconductors // Reviews of Modern Physics. – 2002. – Vol. 74. – P. 895–950.
  8. Huffner S. Photoelectron spectroscopy: principles and applications. – New York: Springer-Verlag, 2010.
  9. Solid-state photoemission and related methods: theory and experiment / W. Schattke, M.A. Van Hove (eds.). – Weinheim: Wiley-VCH, 2003.
  10. Coherent oscillations of a wave packet in a semiconductor double-quantum-well structure / K. Leo, J. Shah, E.O. Gobel, T.C. Damen, S. Schmitt-Rink, W. Schafer, K. Kohler // Physical Review Letters. – 1991. – Vol. 66. – P. 201–204.
  11. Coherent submillimeter-wave emission from charge oscillations in a double-well potential / H.G. Roskos, M.C. Nuss, J. Shah, K. Leo, D.A.B. Miller, A.M. Fox, S. Schmitt-Rink, K. Kohler // Physical Review Letters. – 1992. – Vol. 68. – P. 2216–2219.
  12. Campo A. del, Garcia-Calderon G., Muga J.G. Quantum transients // Physics Reports. – 2009. – Vol. 476. – P. 1–50. – DOI: 10.1016/j.physrep.2009.03.002.
  13. Romo R., Villavicencio J., Garcia-Calderon G. Transient tunneling effects of resonance doublets in triple barrier systems // Physical Review. – 2002. – Vol. B66. – P. 033108.
  14. Peisakhovich Yu.G., Shtygashev A.A. Formation of a quasistationary state by scattering of wave packets on a finite lattice // Physical Review. – 2008. – Vol. B77, N 7. – P. 075326.
  15. Peisakhovich Yu.G., Shtygashev A.A. Formation of a quasistationary state by Gaussian wave packet scattering on a lattice of N identical delta-potentials // Physical Review. – 2008. – Vol. B77, N 7. – P. 075327.
  16. Garcia-Calderon G., Romo R., Villavicencio J. Internal dynamics of multibarrier systems for pulsed quantum decay // Physical Review. – 2009. – Vol. A79, N 5. – P. 052121.
  17. Garcia-Calderon G., Romo R., Villavicencio J. Survival probability of multibarrier resonance systems: exact analytical approach // Physical Review. – 2007. – Vol. B76. – P. 035340.
  18. Unified analytical description of the time evolution of decay for initial states formed by wave-packet scattering and by initial decaying states in quantum systems. / S. Cordero, G. Garcia-Calderon, R. Romo, J. Villavicencio // Physical Review. – 2011. – Vol. A84. – P. 042118.
  19. Garcia-Calderon G., Rubio A. Transient effects and delay time in the dynamics of resonant tunneling // Physical Review. – 1997. – Vol. A55. – P. 3361–3370.
  20. Garcia-Calderon G., Maldonado I., Villavicencio J. Time-domain resonances and the ultimate fate of a decaying quantum state // Physical Review. – 2013. – Vol. A88. – P. 052114.
  21. Пейсахович Ю.Г., Штыгашев А.А. Образование волн плотностей заряда и тока при рассеянии гауссова волнового пакета на трехбарьерной гетероструктуре // Доклады АН ВШ РФ. – 2017. – № 4 (37). – C. 31–42. – DOI: 10.17212/1727-2769-2017-4-31-42.
  22. Photoemission from a superlattice and a single quantum well / R. Houdre, C. Hermann, G. Lampel, P.M. Frijlink, A.C. Gossard // Physical Review Letters. – 1985. – Vol. 55. – P. 734–737.
  23. Chiang T.C. Photoemission studies of quantum well states in thin films // Surface Science Reports. – 2000. – Vol. 39. – P. 181–235.
  24. Ильинский Ю.А., Келдыш Л.В. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. – М.: Изд-во МГУ, 1989. – 302 с.
  25. Набутовский В.М., Пейсахович Ю.Г. Особенности в энергетическом распределении фотоэлектронов // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 1976. – T. 70, вып. 3. – C. 1081–1091.
  26. Пейсахович Ю.Г., Штыгашев А.А. Осцилляции тока при фотоэмиссии через трехбарьерную гетероструктуру // Доклады АН ВШ РФ. – 2011. – № 1 (16). – С. 26–40.
  27. Inelastic effects in photoemission: microscopic formulation and qualitative discussion / C. Caroli, D. Lederer-Rozenblatt, B. Roulet, D. Saint-James // Physical Review B. – 1973. – Vol. 8. – P. 4552–4569.
  28. Пейсахович Ю.Г., Штыгашев А.А. Одномерная квантовая механика. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. – 476 с.
  29. Базь А.И., Зельдович Я.Б., Переломов А.М. Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике. – Изд. 2-е, испр. и доп. – М.: Наука, 1971. – 544 с.
  30. Peisakhovich Yu.G., Shtygashev A.A. Destruction of vertical transitions and increase in the matrix elements of the electron-photon interaction in small crystals // Physica Status Solidi: B. – 2016. – Vol. 253. – P. 1837–18481.
Для цитирования:

Пейсахович Ю.Г., Штыгашев А.А. Формирование волн плотности заряда и тока в результате импульсной фотоэмиссии из двойной квантовой ямы // Доклады АН ВШ РФ. – 2019. – № 4 (45). – C. 26–43 – doi: 10.17212/1727-2769-2019-4-26-43

For citation:

Peisakhovich Yu.G., Shtygashev A.A. Formirovanie voln plotnosti zaryada i toka v rezul'tate impul'snoi fotoemissii iz dvoinoi kvantovoi yamy [Formation of charge-density and current-density waves as a result of pulse photoemission from a double quantum well]. Doklady Akademii nauk vysshei shkoly Rossiiskoi Federatsii – Proceedings of the Russian higher school Academy of sciences, 2014, no. 4 (45), pp. 26–43. DOI: 10.17212/1727-2769-2019-4-26-43.

Просмотров: 132