Поверхностные поляритоны в конечной сверхрешетке со смещенным слоем, помещенной в квантующее магнитное поле

Abstract

Теоретически исследованы поверхностные поляритоны (ПП) в слаборазупорядоченной сверхрешетке, состоящей из конечного числа бесконечно протяженных двумерных электронных слоев (ДЭС), помещенных во внешнее постоянное квантующее магнитное поле, направленное перпендикулярно ДЭС. Фактор заполнения уровней Ландау во всех ДЭС считался одинаковым. Разупорядоченность сверхрешетки состояла в том, что один из внутренних ДЭС был смещен из положения периодичности на некоторую величину Δ. Исследованы дисперсионные и энергетические свойства ПП в случае, когда конечная свеpхpешетка помещена в однородную диэлектрическую среду. Показано, что в условиях целочисленного квантового эффекта Холла все характеристики ПП являются квантованными величинами. Найдено, что в конечной слабоpазупоpядоченной свеpхpешетке существует локальная мода ПП, свойства которой существенно отличаются от свойств обычных мод ПП в конечной упорядоченной сверхрешетке. Определены условия, при которых фазовая и групповая скорости ПП в конечной ССР могут быть существенно меньше, чем в изолированном ДЭС. Обнаружено, что при учете диссипации в слабоpазупоpядоченной свеpхpешетке возникает новая мода ПП - дополнительный ПП, свойства которого сильно зависят от частоты релаксации импульса электронов n и величины смещения Δ.

A theoretical study is made of surface polaritons (SPs) in a weakly disordered superlattice consisting of a finite number of infinitely extended two-dimensional electron layers (2DELs) placed in an external static quantizing magnetic field directed perpendicular to the 2DELs. The filling factor of the Landau levels is assumed to be the same in all the 2DELs. The disorder in the superlattice consists in having one of the interior 2DELs displaced from the position of periodicity by a certain distance Δ. The dispersion and energy characteristics of SPs are investigated in the case when a finite superlattice is embedded in a uniform dielectric medium. It is shown that under conditions of the integer quantum Hall effect, all the characteristics of the SPs are represented by quantized values. It is found that in a finite, weakly disordered superlattice there exists a local SP mode whose properties differ substantially from those of the usual SP modes in a finite ordered superlattice. The conditions under which the phase and group velocities of the SPs in a finite, weakly disordered superlattice can be substantially lower than in an isolated 2DEL are determined. It is found that when dissipation is taken into account, a new SP mode arises in a weakly disordered superlattice–an additional SP whose properties depend strongly on the electron momentum relaxation frequency ν and on the displacement Δ.