Крупномасштабная когерентность бозе-конденсата пространственно-непрямых экситонов

Исследуется бозе-конденсация пространственно непрямых (диполярных) экситонов в широкой одиночной квантовой яме, помещенной в поперечное гетерослоям электрическое поле. Напряжение прикладывалось между металлической пленкой на поверхности (затвор Шоттки) и проводящим электронным слоем внутри гетероструктуры (встроенный электрод). Возбуждение диполярных экситонов и наблюдение их люминесценции велось через круглые окна в металлической маске диаметром 5 мкм. Экситоны накапливались в кольцевой латеральной ловушке, которая возникала вдоль периметра окон из-за сильно неоднородного электрического поля. При достижении критических условий конденсации, по накачке и температуре, в спектре люминесценции пороговым образом вырастает узкая линия диполярных экситонов, соответствующая экситонному конденсату. В этих условиях в картине люминесценции, которая наблюдалась из окна с разрешением около 1 мкм и селектировалась с помощью интерференционного фильтра, появляется пространственно-периодическая структура эквидистантно расположенных пятен свечения. Реализовано in situ оптическое фурье-преобразование пространственно-периодических структур из реального в k-пространство. Полученные фурье-образы, воспроизводящие картину распределения интенсивности люминесценции в дальнем поле, демонстрируют результат деструктивной и конструктивной интерференции, а также пространственную направленность люминесценции по нормали к гетерослоям. Эти результаты являются следствием крупномасштабной когерентности конденсированного экситонного состояния в кольцевой латеральной ловушке. Прямые измерения двулучевой интерференции от пар люминесцирующих пятен в кольце позволили установить, что длина пространственной когерентности составляет не менее 4 мкм. Обнаруженные столь большие масштабы пространственной когерентности означают, что экспериментально наблюдаемые периодические структуры люминесценции описываются в условиях бозе-конденсации диполярных экситонов в латеральной ловушке единой волновой функцией.