Свойства двумерных возбуждений в квантующих магнитных полях

Монография посвящена исследованию свойств нейтральных возбуждений в квази-двумерном электронном газе. Обсуждаются оригинальные экспериментальные результаты, полученные с помощью широкого набора оптических методик: неупругого рассеяния света, рэлеевского рассеяния, время-разрешенного керровского вращения, резонансного отражения и фотолюминесценции. Проведен исчерпывающий анализ спектра межподзонных нейтральных возбуждений зарядовой, спиновой и зарядово-спиновой плотности в одиночных и двойных квантовых ямах, связанных с изменением индекса подзоны размерного квантования электронов. Исследовано взаимодействие ветвей возбуждений различной природы: плазменных (возбуждений электронной системы) и фононных (возбуждений атомного остова квантовой ямы, содержащей электронный газ) с образованием гибридных плазмон-фононных ветвей. Дана классификация основных ветвей внутриподзонных нейтральных возбуждений, связанных с электронными переходами внутри одной подзоны размерного квантования. Большое внимание в тексте монографии уделено обсуждению внутри- и межподзонных возбуждений во внешнем квантующем магнитном поле. С помощью время-разрешенных оптических методик изучена динамика релаксации неравновесных ансамблей возбуждений, представляющих особый интерес с точки зрения возможных применений к квантовым вычислениям: спин-волновых и голдстоуновских экситонов в холловском ферромагнетике при факторе заполнения v = 1 и спин-циклотронных экситонов в холловском изоляторе при факторе заполнения v = 2. Последние отличаются рекордно большими временами жизни, что позволяет при температурах ниже 1 K наблюдать переход в новое коллективное состояние двумерной электронной системы магнитофермионный конденсат. Свойства магнитофермионного конденсата объясняются в терминах формирования в равновесной системе двумерных электронов (фермионов) плотного ансамбля неравновесных долгоживущих возбуждений с целым спином, обладающих бозевской статистикой.