Спектроскопия плазмон-экситонов в наноструктурах полупроводник–металл

Представлены результаты теории смешанных плазмон-экситонных мод и их спектроскопии. Плазмон-экситоны образуются вследствие сильной кулоновской связи между квазидвумерными экситонами квантовой ямы и дипольными плазмонами наночастиц. Эффективная поляризуемость, связанная с наночастицей, вычислена в самосогласованном приближении с учетом локального поля дипольных плазмонов слоя и зарядов их изображения, обусловленных экситонной поляризацией близкой квантовой ямы. Исследованы спектры упругого рассеяния и зеркального отражения света в случаях отдельной наночастицы серебра и монослоя таких частиц соответственно, расположенных вблизи квантовой ямы GaAs/AlGaAs. Оптические спектры показывают наличие двухпиковой структуры с узким и глубоким провалом в области плазмон-экситонного резонанса. Обсуждается распространение плазмон-экситонных поляритонов в периодических сверхрешетках с элементарной ячейкой, образованной квантовой ямой и слоем металлических частиц. Исследован режим сверхизлучения, обусловленный брэгговской дифракцией плазмон-экситонных поляритонов на сверхрешетке. Показано, что широкий спектр плазмонного отражения, зависящий от числа ячеек в сверхрешетке, также имеет узкий и глубокий провал на частоте экситона.