Вакансионы в двумерном вигнеровском кристалле / Бисти В.Е.

Интерес к двумерным сильно коррелированным системам многие годы держится на высокомуровне. Экспериментальные методы исследования все время расширяются. В работе [1] дляизучения эффектов перенормировки энергии не только на уровне Ферми, но и во всей областиспектра двумерных электронов использовался метод анализа спектров излучательной рекомбинацииэлектронов. Изучались спектры низкотемпературной люминесценции двумерного электронного газав гетеропереходе MgZnO/ZnO, в которых 2D электроны рекомбинируют с локализованнымифотовозбужденными дырками валентной зоны. Ширина полосы люминесценции связываласьавторами с перенормированным значением массы оптической плотности состояний. Определеннаятаким образом масса изменялась от 0.6 до 0.3 m0 (0.3m0 - значение эффективной массы для для ZnOв объеме) при изменении параметра rs от 6.5 до 2.4 (rs=( ns-1/2/aB, ns - плотность двумерныхэлектронов, aB- эффективный боровский радиус для параметров ZnO). В магнитном поле отчетливовидны линии люминесценции для отдельных уровней Ландау, что позволяет утверждатьсуществование квазидырок как хорошо определенных квазичастиц для всех значений энергии. Прирассматриваемых промежуточных значениях параметра rs многочастичная задача не имееткорректного теоретического описания, как для основного состояния, так и для возбуждений.Основное состояние двумерной электронной системы в зависимости от rs может рассматриваться какэлектронный газ, электронная Ферми-жидкость или Вигнеровский кристалл. Электроны при низкихплотностях образуют треугольную решетку, а спиновое состояние системы может быть либоферромагнитным, либо спиновым стеклом. Для кристаллизации в идеальной системе электроннаяплотность должна быть очень низкой - rs=37, однако при учете примесей вычисленное значение rsперехода жидкость-кристалл сдвигается до более реалистичного значения rs=7 [2], что даетвозможность рассмотреть квазидырки как возбуждения в Вигнеровском кристалле. Как впервыебыло предложено и рассмотрено в работе [3], при достаточно низких температурах дефекты вкристалле (вакансии или примеси) трансформируются в делокализованные возбуждения, благодарятуннелированию свободно перемещающиеся по кристаллу. Делокализованные дефекты в кристаллеможно рассматривать как квазичастицы и классифицировать по значению квазиимпульса k.Вакансион - возбуждение Вигнеровского кристалла, при котором из системы удаляется одинэлектрон. Энергия вакансиона E(k) принимает значения внутри зоны шириной D, пропорциональнойвероятности туннелирования вакансии. Ширина D соответствует ширине полосыфотолюминесценции, исследуемой в работе [1].Анализ формы полосы люминесценции и зависимости ширины полосы от rs длягетероперехода MgZnO/ZnO при низких плотностях 2D электронов позволяет рассматривать 2DESкак Вигнеровский кристалл, а образующуюся в процессе фотолюминесценции "квазидырку" каквакансион.