Времена релаксации и инверсия населенностей возбужденных состояний доноров As в германии

Проведены экспериментальные исследования времен релаксации возбужденных состояний доноров мышьяка в германии при криогенных температурах $T<15\,$K. Измерения выполнялись оптическим методом “накачка-зондирование” с использованием излучения лазера на свободных электронах. В эксперименте использованы два варианта возбуждения примесных центров: из основного состояния донора $1s(A_1)$ и первого возбужденного $1s(T_2)$, имеющего конечную термическую населенность. В первом случае показано, что время распада состояния $2p_0$ составляет $\sim 0.8$ нс, а состояния $3p_{\pm}$ – порядка $0.6$ нс. При втором варианте возбуждения удается в одном измерении получить значения времен релаксации сразу двух состояний: $2p_{\pm}$ и $1s(T_2)$, значения которых $\sim0.6$ нс и не более $0.16$ нс соответственно. Полученные данные позволяют сделать вывод о возможности формирования инверсной населенности и усиления терагерцового излучения на переходах $2p_{\pm}$, $2p_0\to 1s(T_2)$ при оптическом возбуждении указанных примесных центров.