Коллективные свойства двумерных магнитоэкситонов, взаимодействующих с плазмонами
|
СтатусДиссертация была зашищена 12 декабря 2008Утверждена Национальным Советом 26 февраля 2009 Автореферат – 0.42 Mb / на русском – 0.37 Mb / на румынскомДиссертацияCZU 538.94; 537.632/.636
|
Ключевые слова
бозе-эйнштейновская конденсация, магнитоэкситон, экситон, электронно-дырочная жидкость, электронно-дырочная пара, оптический плазмон, акустический плазмонАннотация
Диссертация посвящена решению двух взаимосвязанных задач теории двумерных электронно-дырочных пар и экситонов большой плотности в сильном перпендикулярном магнитном поле. Имеется в виду определение влияния Возбужденных уровней Ландау (ВУЛ) на два различных основных состояния этой системы, такие как бозе-эйнштейновская конденсация (БЭК) магнитоэкситонов и электронно-дырочная жидкость (ЭДЖ), и определения спектра коллективных элементарных возбуждений над этими двумя основными состояниями, когда возбуждения квазичастиц происходят в пределах нижайших уровнях Ландау (НУЛ)и в отсутствии кинетической энергии.
В данной работе был выведен гамильтониан описывающий дополнительное косвенное взаимодействие между частицами находящимися на НУЛ обусловленное влиянием ВУЛ, при котором две частицы в процессе кулоновского взаимодействия совершают виртуальные переходы с НУЛ на разноименные и одноименные ВУЛ и возвращаются обратно. Косвенное двухчастичное взаимодействие за счет прямых членов спаривания операторов, возникающих при усреднении, приводит к общему притяжению, и понижению энергии свей системы. На этом фоне обменные члены спаривания операторов, при усреднении и члены, возникающие при u-v преобразовании Боголюбова, приводят к стабилизации состояния БЭК магнитоэкситонов с волновыми векторами. Значение химического потенциала при БЭК магнитоэкситонов и энергия, приходящаяся на одну e-h пару в основном состоянии ЭДЖ, оказываются близко расположенными на энергетической шкале и сосуществование двух фаз возможно.
Было показано, что в электронно-дырочной системе существует возможность формирования различных виртуальных квазиэнергетических комплексов с различным затуханием, которое по существу зависит от их свободной энергии. Найдены такие уравнения движения для операторов флуктуации плотности, при которых затухание плазменных колебаний равно нулю в нашем приближении для опрделения функций Грина. Имеются два типа плазменных колебаний: оптические и акустические. В диапазоне малых значений волнового вектора акустическая ветвь плазменных колебаний имеет линейную зависимость. В диапазоне больших волновых векторов, спектр колебаний является монотонным с насыщением. Оптическая ветвь имеет квадратичную зависимость в диапазоне малых значений волнового вектора, немонотонное поведение ротонного типа в средней области и монотонное возрастание с насыщением при больших значениях волнового вектора. Существенно то, что существуют осцилляции плотности в пределах НУЛ, несмотря на то, что 2D система находится под действием сильного перпендикулярного магнитного поля и у квазичастиц отсутствует кинетическая энергия.
Энергетический спектр коллективных элементарных возбуждений над основным состоянием системы, представляющим собой бозе-эйнштейновский конденсат магнитоэкситонов, состоит из экситонных энергетических ветвей сопровождаемых плазмонными спутниками и чисто плазменными ветвями. Важно отметить, что концентрационные поправки у экситонных ветвей спектра появляются в виде плазмонных спутников и фактически имеются экситон-плазмонные ветви и чисто плазменные ветви спектра. Экситонная компонента экситон-плазмонных ветвей имеет энергетическую щель определяемую значением химического потенциала, который в условиях метастабильной диэлектрической жидкости имеет отрицательные значения, зависящие от фактора заполнения. Энергетическая щель в спектре связана с затратой энергии на освобождение магнитного экситона из состава диэлектрической жидкости в процессе возникновения элементарного коллективного возбуждения.
Основные результаты диссертационной работы были опубликованы в виде 25 научных работ (8 статей и 17 тезисов). Диссертационная работа содержит 105 страницы, 15 рисунков и 68 библиографических ссылок.
Содержание
- 1. Матричные элементы кулоновского взаимодействия на волновых функциях электронов в сильном магнитном поле.
- 2. Исключение матричных элементов перехода на возбужденные уровни Ландау с помощью унитарного преобразования во втором порядке теории возмущения.
- 3. Эффективный гамильтониан взаимодействия двумерных электронов и дырок находящихся на нижайших уровнях Ландау.
- 4. Влияние возбужденных уровней Ландау на химический потенциал бозе-конденсированных двумерных магнитоэкситонов и основное состояние ЭДЖ.
ГЛАВА 2 Плазменные колебания двумерной электронно-дырочной жидкости в пределах нижайших уровней Ландау:
- 1. Уравнения движения для операторов флуктуации плотности электронов и дырок.
- 2. Цепочки уравнения для функции Грина и их расцепление по методу Д.Н.Зубарева.
- 3. Энергетический спектр двумерных акустических и оптических плазмонов в присутствии сильного магнитного поля.
ГЛАВА 3 Элементарные коллективные возбуждения двумерных магнитоэкситонов в условиях бозе-эйнштейновской конденсации и образования метастабильной диэлектрической жидкости:
- 1. Нарушения калибровочной симметрии исходного гамильтониана по методу квазисредних Н.Н.Боголюбова.
- 2. Уравнения движения для операторов и функции Грина в присутствии бозе-эйнштейновского конденсата магнитоэкситонов на одночастичные состояния с произвольным значением волнового вектора.
- 3. Случай больших волновых векторов бозе-конденсата в условиях образования метастабильной диэлектрической жидкости.
- 4. Спектр элементарных возбуждений.
Официальные оппоненты
- Anatolie Casian
доктор хабилитат, профессор - Alexandru Cliucanov
доктор хабилитат, профессор, Государственный Университет Молдовы
Диссертации
