Исследования Конденсата Поляритонов В Микрорезонаторных Микростолбиках В Сильных Магнитных Полях -=sup=-*-=/Sup=-

Abstract

Фотолюминесценция неравновесного конденсата поляритонов в микростолбиках цилиндрической и прямоугольной форм, вытравленных на поверхности высокодобротного микрорезонатора на основе GaAs, исследована в магнитном поле до 12 Тл. Измерения выполнены при различных уровнях нерезонансной импульсной оптической накачки в широком диапазоне значений расстройки резонатора. Нерезонансное возбуждение создает значительную плотность экситонов в резервуаре, что позволяет ожидать сущест-венного влияния экситон-поляритонного взаимодействия, которое зависит от плотности накачки, на величину зеемановского расщепления и поляризацию. Измерения показали лишь незначительное изменение зеемановского расщепления и поляризации в сильных магнитных полях при максимально достижимом уровне накачки; следовательно, влияние экситон-поляритонного взаимодействия на поляритонную систе-му в нашем случае несущественно. Вместе с тем полученные данные позволили оценить плотность экситонов в резервуаре. В отличие от цилиндрических микростолбиков, фотолюминесценция конденсата из прямоугольных микростолбиков состоит из двух взаимно перпендикулярно линейно поляризованных линий, которые сохраняют высокую степень циркулярной поляризации даже в поле 12 Тл. Зеемановское расщепление в этом случае фактически не зависит от накачки, тогда как степени линейной и циркулярной поляризаций изменяются с накачкой, хотя эти изменения заметно меньше предсказанных теорией. Это указывает на значительное отклонение системы поляритонов в микростолбиках от термодинамически равновесной. DOI: 10.21883/FTP.2018.01.45311.35 ВведениеВ одной из недавних работ [1] было высказано пред-положение, что взаимодействие поляритонов с экси-тонами резервуара может существенно влиять на ве-личину расщепления спиновых подуровней конденсата поляритонов в магнитном поле и приводить к сильной зависимости этого расщепления от мощности нерезо-нансного лазерного возбуждения. Гипотеза, выдвину-тая в [1], заслуживает внимания, поскольку сильное поляритон-экситонное взаимодействие могло бы объяс-нить особенности в поведении поляризации и зеема-новского расщепления, наблюдавшиеся ранее в [2,3] и противоречащие теоретической модели. Для того чтобы проверить эту гипотезу, измерялась фотолюминесцен-ция конденсата поляритонов в микростолбиках (МС) цилиндрической и прямоугольной форм при различных уровнях нерезонансной оптической накачки наносекунд-ными импульсами в сильном магнитном поле. ЭкспериментОбразец, выращенный методом молекулярно-лучевой эпитаксии, состоит из четырех квантовых ям GaAs шириной 7 нм, разделенных барьерами AlAs шири-ной 4 нм, которые помещены в центр полуволново-го AlAs-микрорезонатора. Верхнее (нижнее) зеркало собрано из 32 (36) пар AlAs/Al 0.2 Ga 0.8 As. Добротность плоского микрорезонатора составляла Q ≈ 7000 и рас-щепление Раби -0 = 10.5 мэВ. Исследованные МС имели форму цилиндров диаметром d = 10 мкм и парал-лелепипедов с размерами сечения 7 × 15 мкм.Для магнитооптических измерений образец помещал-ся в камеру со сверхтекучим гелием, находящуюся в оптическом криостате со сверхпроводящ...