Двумерный магнетофермионный конденсат в GaAs/AlGaAs гетероструктурах

Abstract

При возбуждении долгоживущих триплетных циклотронных магнитоэкситонов в холловском изоляторе с высокой подвижностью электронов, фактором заполнения ν = 2 и температурах Т < 1 К обнаружено принципиально новое коллективное состояние — магнетофермионный конденсат. Конденсированная фаза взаимодействует когерентно с внешним электромагнитным полем, обладает сверхизлучающими свойствами, а также из-за низкой вязкости растекается по поверхности двумерной структуры на макроскопически большие расстояния относительно области возбуждения. Обнаруженные эффекты объясняются в терминах когерентного конденсата в неравновесной системе двумерных фермионов с полностью квантованным энергетическим спектром, в котором присутствует вырожденный ансамбль долгоживущих триплетных магнитоэкситонов, обладающих бозевской природой. Конденсация происходит в пространстве векторов магнитных трансляций, и в этих условиях открываются новые возможности для дальнейших исследований конденсированной фазы.

При збудженні довгоживучих триплетних циклотронних магнітоекситонів у холлівському ізоляторі з високою рухливістю електронів, фактором заповнення ν = 2 та температурах Т < 1 К виявлено принципово новий колективний стан — магнетоферміонний конденсат. Конденсована фаза взаємодіє когерентно із зовнішнім електромагнітним полем, має надвипромінюючі властивості, а також внаслідок низької в’язкості розтікається по поверхні двовимірної структури на макроскопічно великі відстані щодо області збудження. Виявлені ефекти пояснюються в термінах когерентного конденсату в нерівноважній системі двовимірних ферміонів з повністю квантованим енергетичним спектром, в якому є ансамбль вироджених довгоживучих триплетних магнітоексітонів, що мають бозевську природу. Конденсація відбувається у просторі векторів магнітних трансляцій, та в цих умовах відкриваються нові можливості для подальших досліджень конденсованої фази.

A principally new collective state—magnetofermionic condensate—was found upon excitation of long-lived triplet cyclotron magnetoexcitons in a Hall insulator with high electron mobility and filling factor ν = 2 at low temperatures T < 1 K. The condensed phase interacts coherently with external electromagnetic field, exhibits superradiant properties and spreads over macroscopic distances from the excitation spot along the surface of the 2D structure due to its low viscosity. The observed effects are explained in terms of a coherent condensate arising in the non-equilibrium system of 2D fermions with a fully quantized energy spectrum, in which a degenerate ensemble of long-lived triplet magnetoexcitons with Bose statistics is formed. The condensation occurs in the space of magnetic translation vectors. Under these conditions, new opportunities arise for future physical studies.