光激发半导体量子线结构激子光学性质的多体效应

我们通过使用载流子间的真实库仑相互作用求解动态屏蔽 Bethe-Salpeter 方程，研究了由载流子相互作用诱导的多体效应对高度光激发的一维半导体量子线系统激子光学性质的影响。通过在电子/空穴自能以及电子-空穴相互作用顶点函数中引入动态屏蔽效应，我们发现在一个大范围的光激发密度（$n= 0-6\times 10^5$ cm$^{-1}$）内，激子吸收峰基本上恒定在一个固定能量处；超过该密度后，吸收峰消失且没有明显的增益，即与先前的理论结果相反，但与最近的实验发现一致，\textit{未}观察到从激子到自由电子-空穴等离子体的 Mott 相变。这种增益的缺失（或 Mott 相变的不存在）源于一维等离子体或电荷密度激发引起的强非弹性散射，这与一维系统的非费米液体特性密切相关。我们的理论工作证明了一维光激发电子-空穴系统存在一种转变或 crossover：在低密度区（$n<10^5$ cm$^{-1}$）表现为与非相互作用激子稀薄气体相关的有效费米液体行为，而在高密度区（$n>10^5$ cm$^{-1}$）表现为非费米液体行为。本文还对该问题的常规准静态近似进行了计算，以便与完整的动态结果进行比较。给出了激子结合能和吸收光谱作为载流子密度和温度函数的数值结果。