Трионы: три тіла у двох вимірах

Трионы: три тіла у двох вимірах

Р.А. Сергеев.

1. Запровадження, чи таке трионы

Бурное розвиток гетероструктур за останні десятиліття призвела до того, що Росії вдалося знайти або створити дуже багато фізичних об'єктів і явищ, які раніше або вивчалися, або розглядалися суто теоретично, як екзотики, навряд чи здійсненною на практиці. Справді, можливість вбудовувати в провідник потенціал практично будь-якого профілю, причому масштабу, притаманним прояви квантоворазмерных явищ, дозволила створювати практично штучні об'єкти із наперед заданими властивостями. Приміром, квантова точка є, фактично, штучний атом і системи рівнів, яка ставиться розмірами, формою квантової крапки й полупроводником, з урахуванням яку вона реалізована. Зауважимо, всі ці параметри піддаються контролю зі боку експериментатора, цим, саме його визначає, який об'єкт буде створено.

Для здобуття права отримати квантоворазмерную структуру в полупроводнике, необхідно створити обмеження на рух носіїв заряду на масштабі довжин, порівнянні з їх де-бройлевскими довжинами хвиль. Принциповими тут є, у яких рух носіїв повністю обмежена тільки одного (квантові ями), двох (квантові нитки) чи переважають у всіх трьох (квантові точки) напрямах. Створення таких структур означає реалізацію на практиці об'єктів із размерностью меншою, ніж у звичайному полупроводнике ([*1]). Один з багатьох ефектів, що з зниженням розмірності, це кошти характерною енергії зв’язку практично будь-яких низкоразмерных систем порівняно зі своїми тривимірними аналогами. Це з тим, що частки, із яких складається система, мають менше ступенів волі у такий структурі, ніж у тривимірному полупроводнике, тому, що й рух обмежена щодо одного чи навіть кількох напрямах. Це їх характерну енергію локалізацій, яка виникає при освіті систёмы. З іншого боку, зв’язуючий потенціал системи, за наявності обмеження, зазвичай, зростає, оскільки, через концентрації хвильової функції у сфері квантоворазмерной структури, посилюється кулоновское взаємодія, зростає роль обмінного взаємодії (сильніше перекриваються хвильові функції однакових частинок). У результаті зростання енергії зв’язку практично будь-яких систем, навіть за невеличкому зниженні їх розмірності, то, можливо значним. Наприклад, енергія зв’язку основного стану двумерного экситона (пов'язані електрон і дірка) вчетверо вище, ніж в відповідного йому тривимірного аналога. Інтерес викликає також те, що при зниженні розмірності відбуваються як кількісні, а й якісних змін в квантовомеханических системах.

Например, ж добре відомо [1], що тривимірна потенційна яма, якщо її глибина досить низька (проти характерною энергиеи локалізації), немає жодного пов’язаного стану, і лише коли глибина ями перевищує деяке критичне значення, таке стан з’являється. У двовимірному ж потенціалі, пов’язане стан існує у кожному негативному потенціалі V®.