半导体中由简并电子气稳定的电子激发
材料科学
2020-05-29 v1
摘要
半导体和绝缘体中的激子由费米子子系统——电子和空穴——组成，其间的吸引相互作用因偶数对自旋而促成具有准玻色子特性的束缚准粒子。在简并电子气存在的情况下，此类激子会因自由载流子屏蔽而解离，仅留下光谱上宽泛且微弱的痕迹。与这一预期行为相反，我们在锗掺杂的体材料 GaN 中，于高达 100 K 的温度下发现了显著的发射痕迹，在 3.4E19/cm³ 至 8.9E19/cm³ 的高自由电子浓度下表现出类激子行为。据此，我们证明了一个简并的三维电子气通过以与费米气交换电子为主的多粒子效应，稳定了一类名为“collexons”的新型准粒子。collexons 的观测及其随掺杂浓度升高而趋于稳定的现象，得益于因掺杂原子完美替代基质原子而获得的优异晶体质量。
引用
@article{arxiv.1610.01673,
title = {Electronic excitations stabilised by a degenerate electron gas in semiconductors},
author = {C. Nenstiel and G. Callsen and F. Nippert and T. Kure and M. R. Wagner and S. Schlichting and N. Jankowski and M. P. Hoffmann and S. Fritze and A. Dadgar and A. Krost and A. Hoffmann and F. Bechstedt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.01673},
year = {2020}
}