Спектр излучения и стабильность двух типов электронно-дырочной жидкости в мелких Si/Si$_{1-x}$Ge$_{x}$Si квантовых ямах

На основе расчетов в рамках теории функционала плотности и анализа спектров низкотемпературной фотолюминесценции исследована структура электронно-дырочной жидкости в мелких Si/Si$_{1-x}$Ge$_{x}$Si (100) квантовых ямах шириной 5 nn и содержанием германия $x$ = 3–5.5%. Показано, что для данного диапазона составов квантовых ям энергия локализованной в них квазидвумерной электронно-дырочной жидкости как функция концентрации носителей обнаруживает два локальных минимума. Положение более глубокого (главного) минимума зависит от дизайна квантовой ямы и при низких температурах определяет свойства квазидвумерной электронно-дырочной жидкости. Для серии Si/Si$_{1-x}$Ge$_{x}$Si квантовых ям экспериментально продемонстрирована модификация свойств электронно-дырочной жидкости, которая может быть интерпретирована как смена главного минимума в результате возрастания концентрации германия в слое Si$_{1-x}$Ge$_{x}$. Обсуждается влияние многокомпонентности (электроны, легкие и тяжелые дырки) электронно-дырочной жидкости на спектры низкотемпературной фотолюминесценции Si/Si$_{1-x}$Ge$_{x}$Si квантовых ям.