Работа направлена на решение проблемы поиска физических механизмов, позволяющих повысить эффективность излучательной рекомбинации в непрямозонных полупроводниках, таких как кремний и германий. В данном случае теоретически изучены межзонные оптические переходы в двойных квантовых

Рис. (а) Схематическое изображение двойной квантовой точки, состоящей из двух пирамидальных нанокластерах Ge, расположенных один над другим в матрице Si. (б) Сила осциллятора в спаренных квантовых точках для межзонных переходов с участием связывающего (σ_s → Ψ_e) и антисвязывающего (σ_AS → Ψ_e) молекулярных состояний, отнесенная к силе осциллятора в одиночной квантовой точке. (в) Профили распределения волновых функций электрона (красные линии) и дырки (зеленые линии) вдоль вертикальной оси симметрии одиночной и двойной квантовых точек. В последнем случае показаны распределения для компоненты тяжелых дырок симметричного(слева) и антисимметричного (справа) состояний.

точках 2-го типа (рис. а), образованных вертикально сопряженными нанокластерами Ge в Si. Энергии связи электрона в составе экситона и пространственная конфигурация электронных волновых функций находились на основе численного решения трехмерного уравнения Шредингера в приближении эффективной массы с учетом кулоновского взаимодействия электрона и дырки. С помощью метода конечных элементов учтено неоднородное пространственное распределение упругих деформаций в среде, возникающих из-за различия параметров решетки Ge и Si и приводящее к модификации зонной структуры кристалла.

В результате моделирования определена сила осциллятора, характеризующая коэффициент поглощения света в области межзонных оптических переходов. Показано, что при расстоянии между квантовыми точками 3.0-3.5 нм сила осциллятора в "двухатомной" искусственной молекуле более чем в 2 раза превышает силу осциллятора в одиночной квантовой точке (рис. б). В этом случае электрон расположен посредине между квантовыми точками, а дырка делокализована между ними (рис. в). Как следствие, реализуется максимальное перекрытие волновых функций электрона и дырки, и межзонные переходы становятся прямыми в реальном пространстве.