Исследование однофотонного сверхизлучения в монокристаллической полупроводниковой пленке в режиме насыщения

Abstract

Проведено исследование однофотонного сверхизлучения при циклотронном резонансе в идеальной монокристаллической полупроводниковой пленке p-типа с кубической структурой, помещенной в однородное статическое сильное магнитное поле, перпендикулярное к поверхности пленки. Рассмотрение проведено при низкой температуре, когда плотность дырок на уровне Ландау n = 0 равна максимально возможной величине, а плотность дырок на уровне Ландау n = 1 равна нулю. С помощью уравнения Линдблада для матрицы плотности рассчитана плотность тока в пленке и исследованы параметры элект-ромагнитного поля излучения пленки в режиме насыщения, когда напряженность электрического поля возбуждения велика. Показано, что универсальная мощность потерь, приходящаяся на единицу площади пленки, зависит только от фундаментальных постоянных c, qe, me и индукции магнитного поля. Приведен расчет проводимости пленки.

Проведено дослідження однофотонного надвипромінювання при циклотронному резонансі в ідеальній монокристалічній напівпровідниковій плівці p-типу з кубічною структурою, яку вміщено в однорідне статичне сильне магнітне поле, яке перпендикулярно до поверхні плівки. Розгляд проведено при низькій температурі, коли щільність дірок на рівні Ландау n = 0 дорівнює максимально можливій величині, а щільність дірок на рівні Ландау n = 1 дорівнює нулю. За допомогою рівняння Ліндблада для матриці щільності розраховано щільність струму в плівці та досліджено параметри електромагнітного поля випромінювання плівки у режимі насичення, коли напруженість електричного поля збудження велика. Показано, що універсальна потужність втрат, яка припадає на одиницю площі плівки, залежить тільки від фундаментальних постійних c, qe, me та індукції магнітного поля. Наведено розрахунок провідності плівки.

The paper investigates single-photon superradiance at cyclotron resonance in an ideal single-crystal semiconductor p-type film with a cubic structure placed in a homogeneous static strong magnetic field perpendicular to the film surface. The analysis is performed at a low temperature, when the holes density is maximum at the Landau level n = 0 and is zero at the Landau level n = 1. Using the Lindblad equation for the density matrix, we calculated the current density in the film and the parameters of the electromagnetic field radiated by the film as a function of the electric field strength. It is shown that at the saturation mode when the electric field strength is high the universal loss power per unit area of the film depends only on the fundamental constants c, qe, me and on the induction of the magnetic field.