远离平衡态光激发的耗散电子-声子系统

我们推导了由带间光激发驱动的远离平衡态的半导体的稳态电子分布函数，假设该光激发在纳米尺度样品中是均匀的。我们的解析处理基于对已知用于驱动耗散颗粒气体的随机模型的推广。该推广在半导体样品中是物理可实现的，其中电子通过光激发注入导带，并通过导带底部的电子-空穴复合过程被移除。在这里，电子-电子和电子-声子（热浴）散射过程的动力学，以及总能量在非弹性碰撞中的分配，均由特定的速率常数适当参数化。我们的解析结果给出了经典（非简并）电子气体的稳态能量分布，表示为声子（热浴）温度以及注入（连续波泵浦）和耗尽（复合）速率的函数。有趣的是，我们获得了电子在导带底部的积累，表现为 delta 函数峰 $-$ 即凝聚的非平衡经典类比。我们的模型特别适用于无序的、间接带隙的极性半导体样品，其中能量是唯一的状态标签，且电子-声子耦合强而复合速率慢。还提出了电子之间耗散非弹性碰撞的可能机制。