Фазовая диаграмма бозе-конденсации межъямных экситонов в GaAs/AlGaAs двойных квантовых ямах

Исследована люминесценция межъямных экситонов в GaAs/AlGaAs двойных квантовых ямах ($n{-}i{-}n$ гетероструктуры), содержащих крупномасштабные флуктуации случайного потенциала в плоскостях гетерограниц, при низких температурах вплоть до 0.5 K. Изучались свойства экситонов, у которых фотовозбужденные электрон и дырка пространственно разделены между соседними квантовыми ямами через туннельно прозрачный барьер, при вариации плотности и температуры. Работа велась в пределах доменов масштаба около одного микрона, играющих роль макроскопических ловушек межъямных экситонов. С этой целью поверхность образцов покрывалась металлической маской, содержащей специально приготовленные отверстия (окна) микронного и меньшего размеров. Фотовозбуждение и наблюдение люминесценции велись через такие окна с помощью световодной техники. При небольших накачках межъямные экситоны сильно локализованы из-за остаточных заряженных примесей, а соответствующая линия фотолюминесценции неоднородно уширена. При увеличении мощности лазерного возбуждения пороговым образом вырастает узкая линия делокализованных экситонов, которая с ростом накачки сильно увеличивается по интенсивности, сужается (ширина менее 1 мэВ) и сдвигается в сторону меньших энергий (около 0.5 мэВ) в соответствие с накоплением экситонов в нижайшем состоянии в домене. С ростом температуры эта линия исчезает в спектре неактивационным образом. Обнаруженное явление связывается с бозе-эйнштейновской конденсацией в квазидвумерной системе межъямных экситонов. В исследованном интервале температур (0.5–3.6) К определены критические величины экситонной плотности и температуры и построена фазовая диаграмма, очерчивающая область экситонного конденсата.