Фотоиндуцированная модуляция диэлектрической проницаемости в системе взаимодействующих квантовых точек во внешнем электрическом поле

Актуальность и цели. В настоящее время особое внимание уделяется диэлектрической инженерии материала окружающей матрицы и низкоразмерных структур, которая позволяет целенаправленно изменить их свойства и оптимизировать характеристики полупроводниковых устройств. Целью настоящей работы является теоретическое исследование влияния парного взаимодействия квантовых точек (КТ), а также их взаимодействия с окружающей матрицей посредством 2D-диссипативного туннелирования, на фотодиэлектрический эффект (ФДЭ), связанный с возбуждением примесного комплекса (А$^+$ + е) в системе КТ во внешнем электрическом поле. Материалы и методы. Взаимодействие электрона с дыркой в примесном комплексе (А$^+$ + е) в КТ рассматривалось в адиабатическом приближении. Дисперсионные уравнения дырки в примесном комплексе (А$^+$ + е) при наличии внешнего электрического поля и 2D-диссипативного туннелирования для s- и p-состояний электрона в КТ получены в рамках модели потенциала нулевого радиуса в приближении эффективной массы. Влияние электрического поля на основное состояние электрона в КТ учитывалось во втором порядке теории возмущений. Вероятность 2D-диссипативного туннелирования вычислена в одноинстантонном квазиклассическом приближении. Относительное изменение диэлектрической проницаемости рассчитано в дипольном приближении. Кривые полевой зависимости ФДЭ построены для InSb КТ. Результаты. Показано, что на полевой зависимости ФДЭ при определенном значении напряженности внешнего электрического поля и параметров 2D-диссипативного туннелирования появляется характерный излом, связанный с эффектом 2D-бифуркации, когда под действием электрического поля двухъямный осцилляторный потенциал, моделирующий систему «КТ - окружающая матрица», трансформируется, и режим туннельного переноса меняется с синхронного на асинхронный. Установлено, что на кривых ФДЭ в окрестности точки 2D-бифуркации имеются нерегулярные осцилляции, связанные с режимом квантовых биений. Показано, что амплитуда осцилляций растет с увеличением частоты фононной моды и температуры, при этом точка излома смещается в сторону более слабых полей. Найдено, что рост константы взаимодействия с контактной средой, а также постоянной парного взаимодействия КТ приводит к подавлению ФДЭ. Выводы. Теоретически исследованный ФДЭ на длине волны $\lambda$ = 6,2 мкм в КТ с примесным комплексом (А$^+$ + е) при наличии взаимодействия с окружающей матрицей посредством 2D-диссипативного туннелирования дырки, локализованной на А$^+$-центре, может быть использован в фотосенсорных приложениях, например в качестве сенсора, структурный компонент которого может обнаруживать присутствие инфракрасного излучения за счет изменения электрической емкости.