Университет XXI века: научное измерение 2016

Актуальные проблемы физики и развития физического образования 193 Ю. Ф. Головнев, Д. А. Нургулеев Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛНОВЫХ ФУНКЦИЙ МАГНИТНЫХ ЭКСИТОНОВ В СВЕРХРЕШЕТКАХ EuO-SrO Аннотация. В работе обсуждается применение теоретико-группового подхода к опре- делению базисных волновых функций магнитного экситона для построения экситонного спектра сверхрешетки с ферромагнитными слоями EuO. Ключевые слова: ферромагнитный полупроводник, гетеросистема EuO-SrO, триплет- ный (магнитный) экситон, базисные волновые функции. Для расширения частотного диапазона современной спектроскопии изуче- ние магнитных экситонов в сверхрешетках EuO-SrO является перспективным направлением. Большой интерес здесь вызывают редкоземельные полупровод- ники. Редкоземельные ионы европия, которые имеют недозаполненную внут- реннюю 4 f -оболочку, экранированы от внешних возмущений 6 2 5 ps -электро- нами. При образовании окисла EuO их f -оболочки не перекрываются, а образу- ют локализованные уровни, которые оказываются в запрещенной зоне полу- проводника EuO и являются донорной примесью. Такие полупроводники обра- зуют с парамагнитным полупроводником SrO пару хорошего качества: на гете- рогранице EuO-SrO не возникают поверхностные состояния, а рассогласование постоянных кристаллических решеток составляет 0,2 % (допустимо по «карте мира» – 0,5 %). Оба полупроводника EuO и SrO имеют кубические гранецен- трированные решетки типа NaCl с пространственной группой mm h F O 3 5  [1]. Волновую функцию экситона в сверхрешетке EuO-SrO можно представить в виде [2]     h e e e exc Z Z S     , 1  . (1) В (1) S – площадь образца EuO-SrO в плоскости интерфейса, he Z , – координаты электрона или дырки, he ,  – волновые функции электрона в d -зоне или дырки на 4f -уровне,   – вектор с координатами   h e h e y yx x   , . Волновая функция электрона в d - зоне имеет вид       s Z ZF Z e e e d e e , , , 3 3 3         , (2) где s , 3  – волновая функция электрона со спином 21  s в точке 3  , d F 3 – волновая функция относительного движения,   e e Z 3   – огибающая волновой функции в сверхрешетке, имеющая вид:     e rki e e Zf e S Z     1 3  , (3) где   e Zf – блоховская часть огибающей   e e Z 3   , S – площадь образца.