Исследование возбужденной неравновесной электронно-дырочной плазмы в узкозонных полупроводниках

• Автор: Ковалев, Андрей Станиславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Глава I. Теоретические и экспериментальные исследования автосолитонов в полупроводниках
1. Теоретические исследования
2. Экспериментальные исследования
Глава II. Экспериментальные методы исследования
1. Технология приготовления образцов и методика измерений
Глава III. Автосолитоны в электрическом поле
1. Автосолитоны в антимониде индия в постоянном электрическом поле и в сильных импульсных электрических полях
2. Локализация продольного автосолитона в антимониде индия
3. Распределение концентрации носителей заряда в диссипативной структуре
Глава IV. Автосолитоны в магнитном поле
1. Деление продольных автосолитонов в магнитном поле
2. Поперечные автосолитоны в 1п8Ь в магнитном поле
Глава V. Автосолитоны при высоких давлениях
1. Автосолитоны в 1пБЬ при давлениях до 1 ГПа
Глава VI. Кооперативное поведение автосолитонов в 1п5Ь
1. Явления коллективного поведения автосолитонов в диссипативной структуре в 1пБЬ
Основные результаты и выводы
Литература
Последние десятилетия характеризуются бурным развитием различных направлений физики в области исследования явлений самоорганизации и хаоса. Актуальность данной тематики связана с тем, что знание основных закономерностей самоорганизации позволяет перейти к контролю и управлению реальными физическими процессами, в которых процессы самоорганизации приводили бы к образованию структур с заданными характеристиками как в стационарном режиме, так и в динамическом. В данной работе проведено исследование неравновесной (температура носителей заряда и решётки сильно различаются) возбуждённой электроннодырочной плазмы (ЭДП) в узкозонных полупроводниках, рассматриваемой как диссипативная система со свойственной ей способностью к самоорганизации.
Работа направлена на изучение фундаментальной проблемы нелинейной физики конденсированных сред, связанной с явлениями самоорганизации в диссипативной системе - в полупроводниковой неравновесной ЭДП. Самоорганизация - процесс спонтанного образования и эволюции диссипативной структуры при изменении уровня неравновесности ЭДП, при котором появляются нелинейные пространственно-временные структуры, характеризующиеся существенным отличием температуры и концентрации носителей — автосолитоны (АС). Исследование условий возникновения АС и их эволюция с изменением уровня возбуждения ЭДП в полупроводниковых кристаллах в данной диссертационной работе является основным. Для экспериментального изучения АС в неисследованных с этой точки зрения узкозонных полупроводниках использовались различные методики измерений (вольтамперные характеристики (ВАХ) на квази-постоянном токе, импульсах электрического поля, динамические ВАХ, а также сильные импульсные электрические поля). Кроме того исследовалось влияние слабых продольных магнитных полей на поведение АС. С применением всестороннего гидростатического сжатия до 1 ГПа, позволяющего изменять параметры полупроводника, исследовано влияние физических характеристик полупроводниковой плазмы на образование и эволюцию АС. Проведено сопоставление экспериментальных результатов исследований АС в ЭДП с результатами теоретических работ. Весь комплекс обозначенных исследований проведён на лабораторной автоматизированной экспериментальной установке. Проведён численный компьютерный анализ токовых неустойчивостей, обусловленных движением АС в кристалле с изменением уровня возбуждения электрическим полем неравновесной ЭДП, при воздействии на образец слабого магнитного поля и высокого гидростатического давления. Проанализированы: фазовые портреты, амплитудно-спектральная характеристика. Выявлены сценарии развития неустойчивости в ЭДП.
Изучение неравновесной ЭДП, как диссипативной системы, проведены в узкозонных полупроводниках: типа АщВу и элементарном полупроводнике VI группы. Полупроводниковые материалы на основе соединений АшВу представляют собой обширный класс веществ, свойства которых вызывают большой интерес и в настоящее время активно изучаются многими исследователями. Преимущество этих полупроводниковых соединений по сравнению с элементарными полупроводниками IV группы (германием и кремнием) состоит в том, что они имеют широкий набор таких основных параметров, как ширина запрещённой зоны и подвижность носителей заряда. Это позволяет выбрать в конкретных приложениях материалы, имеющие оптимальные характеристики. В качестве объектов исследования в экспериментах были использованы антимонид индия и теллур.
Цель работы.
Целью настоящей работы является исследование нелинейных явлений в возбуждённой ЭДП в узкозонных полупроводниках рПпБЬ и Те. Полученные результаты позволят получить более полное представление о физике процессов, связанных с образованием устойчивых динамических са-
/(т А)
и (V) —>
Рис. 20. ВАХ, снятые с токовых зондов образца №1.