Дырочные состояния в искусственных молекулах, образованных вертикально сопряженными квантовыми точками Ge/Si

В приближении сильной связи исследованы пространственная конфигурация основного состояния и энергия связи дырки в “двухатомной”искусственной молекуле, образованной вертикально сопряженными квантовыми точками Ge/Si(001). Учтено неоднородное пространственное распределение упругих деформаций в среде, возникающих из-за различия параметров решетки Ge и Si. Расчет деформаций выполнен в рамках модели поля валентных сил с использованием межатомного потенциала Китинга. Показано, что формирование дырочных состояний определяется конкуренцией двух процессов, одним из которых является обобществление дырки при перекрытии “атомных” волновых функций, а вторым — возникновение асимметрии потенциальной энергии дырки в двух квантовых точках, вызванной наложением полей упругих деформаций от вертикально совмещенных нанокластеров Ge. Обнаружено, что при толщине слоя Si между точками Ge ($t_{\rm Si}$) больше 2.3 нм энергия связи дырки в основном состоянии системы из двух точек становится меньше энергии ионизации одиночной квантовой точки вследствие частичной релаксации упругих напряжений при сопряжении квантовых точек и уменьшения глубины потенциальной ямы для дырок. Установлено, что существует промежуточная область значений параметра $t_{\rm Si}$, в которой ковалентная молекулярная связь разрушается, и происходит локализация дырки в одной из квантовых точек, характеризующейся наибольшими значениями деформации.