Photodielectric effect associated with excitation of impurity complexes A+ + e in quasi-zero-dimensional structures under conditions of 1D-dissipative tunneling in an external magnetic field

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Currently, methods of contactless control of the dielectric properties of semiconductor nanostructures and the matrix surrounding them are of considerable interest. Optical modulation of permittivity in combination with controlled tunneling processes makes it possible to change the properties of low-dimensional structures in a targeted manner and, as a consequence, optimize the characteristics of semiconductor nanoelectronic devices. In this regard, semiconductor quantum dots tunnel-coupled to the surrounding matrix are of interest, since in such structures the formation of impurity complexes A+ + e is possible, the photoexcitation of which can lead to the photodielectric effect (PDE). The purpose of the work is to theoretically study the influence of tunnel transparency of the potential barrier on the PDE associated with the excitation of impurity complexes A+ + e in quasi-zerodimensional structures in an external magnetic field. Materials and methods. The relative change in permittivity (RCDP) is calculated in the dipole approximation. The field dependence curves of RCDP are plotted for an InSb quantum dot. Numerical calculations and plotting were performed using the numerical mathematics systems Mathcad 14.0 and Wolfram Mathematica 10.2. Results. The dependence of the RCDP in a quasi-zerodimensional semiconductor nanostructure on the magnitude of the external magnetic field induction and the parameters of 1D dissipative tunneling was investigated in the dipole approximation. Dichroism of PDE associated with the presence of an external magnetic field was detected. It is shown that an external magnetic field suppresses PDE, which is associated with an increase in the localization of the electron wave function in the magnetic field, as well as with a modification of the electron adiabatic potential. It is shown that the magnitude of the RCDP depends on the parameters of dissipative 1D tunneling. Conclusions. In a magnetic field, effective control of the PDE is possible by modifying the electron adiabatic potential and the electron wave function by varying the parameters of dissipative tunneling.

About the authors

Vladimir D. Krevchik

Penza State University

Author for correspondence.
Email: physics@pnzgu.ru

Doctor of physical and mathematical sciences, professor, head of the sub-department of physics, dean of the faculty of information technology and electronics

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Aleksey V. Razumov

Penza State University

Email: razumov_alex@mail.ru

Candidate of physical and mathematical sciences, associate professor, associate professor of the sub-department of general physics and methods of teaching physics

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Mikhail B. Semenov

Penza State University

Email: Misha29.02.2@gmail.com

Doctor of physical and mathematical sciences, professor, professor of the sub-department of physics

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

References

  1. Krevchik V.D., Levashov A.V. Photodielectric effect associated with excitation of the A+ + e complex in quasi-zero-dimensional structures. Izvestiya vysshikh ucheb-nykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Fiziko-matematicheskie nauki = University proceedings. Volga region. Physical and mathematical sciences. 2007;(3):77–92. (In Russ.)
  2. Krevchik V.D., Razumov A.V., Semenov M.B. Photoinduced Modulation of the Dielectric Permittivity in a System of Interacting Quantum Dots in an External Electric Field. Technical Physics. 2023;68(4):81‒92.
  3. Krevchik V.D., Razumov A.V., Semenov M.B. Photoinduced modulation of permittivity in a system of interacting quantum dots in an external electric field. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Fiziko-matematicheskie nauki = University proceedings. Volga region. Physical and mathematical sciences. 2023;(2):122‒143. (In Russ.)
  4. Ekimov A.I., Onushchenko A.A., Efros Al.L. Quantization of the energy spectrum of holes in the adiabatic potential of an electron. Pis'ma v Zhurnal eksperimental'noy i teoreticheskoy fiziki = Notes to the Journal of experimental and theoretical physics. 1986;43(6):292–294. (In Russ.)
  5. Krevchik V.D., Levashov A.V. Energy spectrum of the A+ + e complex in a quantum dot in the adiabatic approximation. Fizika tverdogo tela = Solid-state physics. 2006;48(3):548–550. (In Russ.)
  6. Krevchik V.D., Razumov A.V., Budyanskiy P.S. Features of the photodielectric effect associated with the excitation of impurity complexes A+ + e in quasi-zero-dimensional structures in an external magnetic field. Izvestiya vysshikh uchebnykh za-vedeniy. Povolzhskiy region. Fiziko-matematicheskie nauki = University proceedings. Volga region. Physical and mathematical sciences. 2015;(4):111‒144. (In Russ.)
  7. Krevchik V.D., Grunin A.B., Zaytsev R.V. Anisotropy of magneto-optical absorption of “quantum dot – impurity center complexes”. Fizika i tekhnika poluprovodnikov = Physics and technology of semiconductors. 2002;36(10):1225–1232. (In Russ.)
  8. Beytman G., Erdeyi A. Vysshie transtsendentnye funktsii = Higher transcendental functions. Moscow: Nauka, 1966;2:296. (In Russ.)
  9. Krevchik V.D., Zhukovskiy V.Ch., Dakhnovskiy Yu.I. et al. Study of controllability of dissipative tunneling in systems of interacting quantum molecules. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya 3: Fizika. Astronomiya = Bulletin of Moscow State University. Series 3: Physics. Astronomy. 2007;(2):10‒14. (In Russ.)
  10. Krevchik V.D., Razumov A.V., Budyanskiy P.S. Effect of magnetic field on recombination radiation associated with A+ centers in quantum dots. Izvestiya vuzov. Povolzhskiy region. Fiziko-matematicheskie nauki = University proceedings. Volga region. Physical and mathematical sciences. 2015;(3):125‒143. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».