Формирование экситон-поляритонного конденсата в полупроводниковых микрорезонаторах в отсутствие экситонного резервуара / Деменев А.А., Кулаковский В.Д

Одной из наиболее важных характеристик бозе-эйнштейновского конденсата являетсяпространственная когерентность - свойство системы иметь одну и ту же волновую функцию вразных точках, разделенных расстоянием, превышающим тепловую длину волны де Бройля. Дляпонимания процессов, управляющих конденсацией Бозе-Эйнштейна, важно знать, как быстроустанавливается когерентность во всей системе во время образования конденсата. В теоретическихработах [1,2] было показано, что процесс конденсации частиц имеет три стадии: релаксация частицнизкоэнергетическую или так называемую когерентную область, где кинетическая энергия частицыимеет порядок ее энергии взаимодействия с другими частицами, формирование “квазиконденсата”(сглаживание колебаний плотности) и “истинного конденсата” (установление в системе частицдальнего порядка). Экспериментально динамика формирования пространственной когерентностивпервые была исследована для газа ультрахолодных атомов в работе, [3] где было обнаружено, чтокогерентная область расширяется с постоянной скоростью около 0,1 мм/с.В исследованиях системы экситонных поляритонов (ЭП) в GaAs микрорезонаторах (МР) примежзонном возбуждении, когда ЭП конденсат формируется благодаря стимулированному рассеяниюэкситонов из фотовозбужденного экситонного резервуара на дно ЭП ветки, было найдено, чтопространственная когерентность формирующегося конденсата распространяется со скоростьюоколо 5.107 см/с. При этом взаимодействие конденсата с экситонным резервуаром ведет к частичнойдекогерентности конденсата, максимальная длина когерентности находится при плотностяхвозбуждения, превышающих пороговую не более, чем в 1.5-2 раза и лежит в пределах 20 мкм.В этой работе исследовано формирование пространственной когерентности в ЭП системе прирезонансном возбуждении ЭП некогерентными пс импульсами в широкой области квазиимпульсовбез возбуждения экситонного резервуара. Исследована ЭП система в 2 GaAs/AlGaAs МР с 4наборами из 3 In0.05Ga0.95As квантовых ям толщиной 10 нм. Добротность МР Q>104, расщеплениеРаби – 7.5 мэВ. ЭП возбуждались сходящимся лазерным лучом с большой апертурой (~ 26o) вышедна ЭП ветки ELP на 0.7 мэВ. Пространственная корреляционная функция 1-го порядка g(1)(x,t=0)находилась из анализа интерференции излучения ЭП из разных точек на образце.Найдено, что при Т=2 К нарастание когерентности в ЭП системе в отсутствие экситонногорезервуара происходит крайне медленно: даже на временах ~250 пс: величина g(1)(x) <0.2 уже прих=2,5 мкм. При повышении Т выше 30 К происходит существенное ускорение установлениякогерентности: длина когерентности 5 мкм достигается на временах ~ 100 пс. Ускорение релаксацииЭП в когерентную область с ростом температуры ускорением установления теплового равновесия всистеме ЭП благодаря включению механизма некогерентного рассеяния ЭП на фононах.