Времена собственных излучательных переходов в квантово-размерных гетероструктурах

В пренебрежении кулоновским взаимодействием проведен теоретический анализ зависимости времени межзонных излучательных переходов ($\tau$) для свободных носителей от размеров потенциальной ямы ($d$) в активной области гетероструктур А$^{\text{III}}$B$^{\text{V}}$. Показано, что вероятность такого излучательного перехода для пары носителей, находящихся в состояниях, удовлетворяющих правилу отбора по импульсу, не зависит от того, каким условиям соответствуют размеры ямы — трехмерным или двумерным. Обращено внимание на необходимость использования для описания статистики рекомбинации в двумерном случае понятия «поверхностная плотность носителей».
В условиях мономолекулярной рекомбинации в двумерном случае $\tau$ линейно возрастает с уменьшением $d$ вследствие уменьшения поверхностной плотности основных носителей. При фиксированном высоком уровне возбуждения, соответствующем бимолекулярной рекомбинации, $\tau$ в двумерном случае не зависит от $d$, так как поверхностная плотность неравновесных носителей не изменяется при изменении $d$. При больших $d$ в квазидвумерных условиях зависимости ${\tau=f(d)}$, полученные путем численных машинных расчетов, дают плавный переход от двумерных асимптотик, рассмотренных выше, к хорошо известным зависимостям для трехмерного случая. Предварительные оценки показывают, что отступление от объемных зависимостей ${\tau=f (d)}$ в области малых $d$ могут быть почти полностью скомпенсированы за счет ожидаемого уменьшения продольной массы тяжелых дырок при размерном снятии вырождения в валентной зоне. В целом установлено, что в отличие от случая экситонной рекомбинации размерное квантование не приводит к уменьшению времени жизни неравновесных свободных носителей в узких потенциальных ямах.