Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Теоретичні дослідження спінових та електрон-фононних взаємодій в твердотільних структурах

Предмет: 
Тип роботи: 
Автореферат
К-сть сторінок: 
25
Мова: 
Українська
Оцінка: 
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ
 
ЛІННІК ТЕТЯНА ЛЕОНТІЇВНА
 
УДК 621. 315. 592
 
Теоретичні дослідження спінових та електрон-фононних взаємодій в твердотільних структурах
 
01. 04. 07 – фізика твердого тіла
 
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук
 
Київ – 2002
 
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників НАН України.
Науковий керівник Кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Шека Валентин Іванович, Інститут фізики напівпровідників НАН України, провідний науковий співробітник відділу теоретичної фізики.
Офіційні опоненти: Доктор фізико-математичних наук, професор Сугаков Володимир Йосипович, Інститут ядерної фізики НАН України, завідувач відділом теоретичної фізики.
Доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Шаніна Бела Дмитріївна, Інститут фізики напівпровідників НАН України, відділ оптики та радіоспектроскопії.
Провідна організація: Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, радіофізичний факультет, м. Київ.
 
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
 
Актуальність теми. В теорії зв'язаних станів дірок в об'ємних напівпровідниках ціла низка питань, не зважаючи на їх класичність, залишається відкритою, в той час як багато важливих властивостей напівпровідників визначається саме такими станами. Крім того, значний прогрес, досягнутий у створенні високоякісних наноструктур, відкриває нові перспективи розв'язку актуальних задач електроніки та оптоелектроніки з використанням унікальних властивостей низьковимірних систем.
По-перше, в теорії багатьох фізичних задач, таких як гаряча фотолюмінесценція, зв'язаний дірковий магнітний полярон, стрибкова провідність та інші, необхідне детальне знання хвильової функції мілкого акцептора в кубічних напівпровідниках. Існуючі методи дозволяють точно розрахувати спектр мілкого акцептора, але, як показано в дисертації, не виявляють важливих якісних особливостей хвильової функції.
По-друге, нез'ясованим залишається питання існування вільного діркового магнітного полярона в напівмагнітних напівпровідниках та факторів, які необхідно враховувати при побудові відповідної теорії.
По-третє, низьковимірні структури відкривають нові можливості генерації та детектування високочастотних акустичних фононів, які в об'ємних структурах неможливо було реалізувати. Наприклад, в надгратках можливі електричні методи генерації фононів, не пов'язані з надзвуковим дрейфом електронів в електричному полі.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами
Робота відповідає основним науковим напрямкам діяльності Інституту фізики напівпровідників НАН України, закріплених його Статутом і виконувалась у відповідності до тем:
Бюджетної теми “Теоретичне дослідження електронного і фононного транспорту в низьковимірних напівпровідникових структурах” – постанова Бюро Відділення фізики і астрономії НАН України, протокол N9 від 20. 12. 94 р.
Бюджетної теми “Теорія нерівноважних електронних і фононних явищ в низьковимірних напівпровідникових системах” – постанова Бюро Відділення фізики і астрономії НАН України, протокол N12 від 16. 11. 99 р.
Проект ДФФД 2. 3/111 “Латеральний транспорт гарячих електронів в квантових гетероструктурах”.
Проект ДФФД 2. 4/679 “Підсилення та генерація конфайних та поверхневих акустичних фононів в мікроструктурах та низьковимірних гетероструктурах”.
Мета та задачі дослідження. Дисертаційна робота має теоретичний характер. Дослідження виконувались в двох напрямках. Перший напрямок – виявлення якісних особливостей поведінки хвильової функції мілкого акцепторного центру в кубічних напівпровідниках у випадку малого відношення мас легкої та важкої дірок та автолокалізація дірки в напівмагнітних напівпровідниках за рахунок взаємодії спіну дірки зі спінами магнітних іонів. Другий напрямок – генерація та детектування високочастотних акустичних фононів в напівпровідникових надгратках в умовах стрибкового транспорту.
Об’єктом дослідження були леговані кубічні напівпровідники та надгратки на їх основі.
Предметом дослідження були спінові та електрон-фононні взаємодії в об’ємних та низьковимірних напівпровідникових структурах.
Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети застосовувались методи теорії твердого тіла та числові розрахунки на ЕОМ.
Наукова новизна роботи полягає в тому, що:
1) Показано, що в типових напівпровідниках хвильова функція мілкого акцептора спадає неекспоненційно в широкому діапазоні радіусів, а також є сильно анізотропною. Така специфіка поведінки хвильової функції акцептора є наслідком суттєвої відміни мас легкої та важкої дірок.
2) Продемонстровано, що за рахунок складної структури валентної зони форма діркового магнітного полярона великого радіуса анізотропна: полярон стиснутий у напрямку його магнітного моменту. Для більшості кубічних напівмагнітних напівпровідників найбільш енергетично вигідною орієнтацією магнітного моменту полярона є напрямок діагоналі куба.
3) Встановлено, що в умовах стрибкового транспорту в напівпровідникових надгратках виникає нестійкість акустичних фононів, що розповсюджуються вздовж осі надгратки та мають енергію злегка меншу, ніж штарківське розщеплення. Інкремент нестійкості досягає значень 108c-1 для субтерагерцових фононів, що значно перевищує втрати фононів за рахунок розсіяння. Показано, що виникнення ефективної генерації в реальних напівпровідникових надгратках кінцевої довжини можливе лише для стоячих фононних мод, що знаходяться на границях фононної мінізони. При цьому стаціонарні концентрації фононів, що генеруються, досягають значень 1019cm-3 та має місце значне зростання електричного струму в надгратці.
4) При опроміненні напівпровідникової надгратки в умовах стрибкового транспорту нерівноважними фононами виникає відгук струму, залежність якого від напруги чуттєва як до спектру нерівноважних фононів, так і до просторової конфігурації джерела фононів та надгратки.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що
1. Встановлений характер поведінки хвильової функції мілкого акцептора на великих відстанях повинен виявитись в явищах міжакцепторної взаємодії, таких як стрибкова провідність.
2. Одержаний аналітичний розв'язок для хвильової функції мілкого
Фото Капча