Коллективное состояние в бозе-газе взаимодействующих межъямных экситонов

Обсуждаются эксперименты, связанные с прямыми наблюдениями коллективного состояния в газе взаимодействующих межъямных экситонов в GaAs/AlGaAs двойных квантовых ямах. Структуры представляли собой шоттки-фотодиоды. В металлическом затворе средствами электронно-лучевой литографии протравливались круговые окна различного размера (диаметром от 2 до 20 мкм), сквозь которые велось возбуждение и регистрация фотолюминесценции межъямных и внутриямных экситонов. Микроскопическое устройство позволяло наблюдать пространственную структуру люминесценции через окна образца, помещенного в сверхтекучий гелий, с разрешением до 1 мкм. С помощью интерференционных светофильтров пространственная структура люминесценции исследовалась спектрально избирательно для межъямных экситонов и в тех же экспериментальных условиях – для экситонов внутриямных. Обнаружено, что фотолюминесценция межъямных экситонов при определенных условиях демонстрирует аксиально-симметричную пространственную структуру, а именно: вдоль периметра окон, сквозь которые наблюдается фотолюминесценция, возникает кольцевая, регулярная картина эквидистантно расположенных ярких пятен люминесценции межъямных экситонов. Эта структура появляется только выше порога мощности фотовозбуждения, а число эквидистантно расположенных ярких пятен в кольце увеличивается с ростом накачки. При больших накачках структура отчетливых периодически расположенных пятен свечения размывается. При фиксированной накачке и увеличении температуры явление демонстрирует явное критическое поведение, а именно: при $T>4\,$K структура регулярно расположенных пятен свечения также начинает размываться. Наблюдались аксиально-симметричные, пространственные конфигурации эквидистантно расположенных пятен свечения в окнах диаметром 2, 5 и 10 мкм. В случае внутриямных экситонов пространственная структура люминесценции в аналогичных экспериментальных условиях не наблюдается: во всех исследованных окнах люминесценция внутриямных экситонов оказывается пространственно однородной. Обнаруженный эффект является следствием коллективного поведения взаимодействующих межъямных экситонов.