Влияние электронных корреляций на спектры двойной фотоионизации двухэлектронных примесных центров в многоямных квантовых структурах

Актуальность и цель. Примеси различных химических элементов неизбежно возникают в процессе изготовления полупроводниковых наноструктур либо вводятся целенаправленно для изменения их транспортных и оптических свойств. При этом большинство примесей могут иметь в связанном состоянии не один, а два и более электронов. В этом случае важную роль начинают играть межэлектронные корреляции, благодаря которым возможна одна из фундаментальных реакций - процесс двойной фотоионизации примесного атома. Целью данной работы является расчет вариационным методом первого потенциала ионизации двухэлектронного примесного центра в полупроводниковой квантовой яме, а также теоретическое исследование влияния корреляций на спектры двойной фотоионизации двухэлектронных примесных центров в многоямной квантовой структуре. Материалы и методы. Расчет энергии связи и первого потенциала ионизации двухэлектронного атома осуществлялся вариационным методом, где в качестве эмпирического параметра брался второй потенциал ионизации. Выражение для коэффициента примесного поглощения света получено в дипольном приближении с учетом дисперсии ширины квантовых ям. Результаты. Проведено обобщение метода потенциала нулевого радиуса на случай двухэлектронных примесей с эффективным зарядом ядра, равным нулю, в полупроводниковых квантовых ямах. В рамках полуэмпирической модели вариационным методом получено аналитическое выражение для первого потенциала ионизации двухэлектронного примесного центра. В дипольном приближении рассчитан коэффициент примесного поглощения света при фотоионизации двухэлектронной примеси в многоямной квантовой структуре одним фотоном. Выводы. Показано, что из-за пространственного ограничения в квантовой яме в одном направлении имеет место усиление электронных корреляций, что приводит к большим пороговым значениям второго потенциала ионизации, чем в квантовых точках и, как следствие, к более жестким условиям существования двухэлектронных примесных состояний. Также показано, что уменьшение влияния квантового размерного эффекта и рост электронной корреляции в многоямных квантовых структурах, по сравнению с квазинульмерными структурами, приводит к трансформации кривой поглощения, что выражается в увеличении провала между пиками двугорбого профиля спектральной кривой.