Резонансные и локализованные состояния d- и f-электронов в полупроводниках

• Автор: Кикоин, Константин Абрамович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 c. : ил.

ЧАСТЬ I. ПОЛУПРОВОДНИКИ С ПРИМЕСЯМИ 3с1-МЕТАЛЛОВ

(ОДНОУЗЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ АНДЕРСОНА)

История вопроса

Глава I. Природа глубоких уровней

Глава 2. Одноэлектронная задача (конфигурация с!1)

2.1. Примесь, как рассеивающий центр: зонный подход

2.2. Матрица, как поле лигандов: обобщение теории кристаллического поля

2.3. Спин-орбитальное взаимодействие

2.4. Альтернативные подходы к расчету глубоких уровней

Глава 3. Многоэлектроиная задача (конфигурация сГ )

3.1. Статистика локализованных состояний и примесный псевдоатом

3.2. Генеалогическая схема и параметры Рака
Глава 4. Многозарядные состояния и переходы с изменением
валентности
4.1. Шкала энергий и теорема Купманса
4.2. Одноэлектронное и многоэлектронное описание переходов с изменением валентности
4.3. Гетерополярные и гомеополярные многозарядные состояния
Глава 5. Примесные экситоны
5.1. Амфотерный захват экситонов Зс1-примесями
5.2. Генеалогическая схема и квантовые числа экситонов
5.3. Оптические переходы и эффект гигантского увеличения силы осциллятора
5.4. Сравнение с экспериментом
Глава 6. Оптические свойства Зс1-центров в ковалентных
полупроводниках
6.1. Внутрицентровые переходы, линейный эффект Штарка
6.2. Фотоионизация. Эффективное сечение и правила отбора
6.3. k-p-теория фотоионизации: трехзонная модель Кейна
6.4. k-p-теория фотоионизации: четырехзонная модель Кейна
Глава 7. Некоторые приложения теории глубоких уровней
7.1. Резонансные состояния в зоне проводимости
7.2. Глубокие уровни под давлением
Глава 8. Взаимодействие Зс1-примесей с решеткой
8.1. Ковалентный механизм эффекта Яна-Теллера
8.2. Связанные состояния Зс1-примеси и вакансии
Выводы
ЧАСТЬ 2. ПОЛУПРОВОДНИКИ СО СМЕШАННОЙ ВАЛЕНТНОСТЬЮ
(ПЕРИОДИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АНДЕРСОНА)
История вопроса
Глава 9. Общие закономерности изменения валентности в
редкоземельных полупроводниках
9.1. Статистическая механика систем с изменяющейся валентностью
9.2. О возможности перехода Мотта-Хаббарда в валентной зоне редкоземельного полупроводника
Глава 10.Теория перехода "полупроводник-полупроводник с
промежуточной валентностью в сульфиде самария
10.1. Физические .свойства втЭ в "черной" и"золо- :
той" фазах
10.2. Экситоны в "черной" фазе Бтв
10.3. Основное состояние "золотой" фазы 8тЗ
10.4. Переход из "черной" фазы в "золотую" ....
Глава II. Элементарные возбуждения в полупроводнике с промежуточной валентностью
ПЛ. Электроны и дырки. Экситоны
II.2. Фононы, поляроны
Глава 12. Физические свойства реальных полупроводников с промежуточной валентностью
12.1. Роль дефектов в формировании основного состо-
- яния
12.2. Химический коллапс в твердых растворах 5
12.3. Интерпретация экспериментальных данных
Выводы
ПРИЛОЖЕНИЯ
П2.1. Каноническое преобразование гамильтониана
Андерсона
П3.1. Приближение молекулярного поля для многоэлектронных примесных состояний
П6.3. Калибровочная инвариантность и эффект ФаноКупера
ПЭЛ. Решение задачи об изменении валентности в
одноу^ельном приближении
ПЮ.З.Катастрофа неортогональности при описании
систем с переменной валентностью
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Глава 3. МНОГО ЭЛЕКТРОННАЯ ЗАДАЧА (КОНФИГУРАЦИЯ о1п)
В предыдущей главе мы показали, что с)-электрон примесного атома переходного металла, помещенного в полупроводник, не теряет свою "индивидуальность": радиальная часть одноэлектронной волновой функции вблизи ядра сохраняет структуру узлов, характерную для атомных функций с Ь-2; меняется лишь симметрия угловой части со сферической на кубическую и происходит раздувание с!-функции за счет образования шлейфа из блоховских электронов. Многочисленные экспериментальные данные по оптическим и резонансным спектрам говорят о том, что в значительной мере сохраняются не только одноэлектронные, но и многоэлектронные характеристики с(-примеси. Это обстоятельство ставит перед теорией задачу корректного учета сильного внутриатомного взаимодействия в о1-оболочке, которое и обеспечивает сохранение конфигураций с!п со всеми их характерными признаками даже в сильно ковалентных кристаллах типа Са Аг . Решению этой задачи посвящена настоящая глава (см. /19,81,137/).
3.1. СТАТИСТИКА ЛОКАЛИЗОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ И ПРИМЕСНЫЙ ПСЕВДОАТОМ
Первый вопрос, который возникает при попытке обобщить теорию на случай примеси с многоэлектронной конфигурацией с1а, связан с тем обстоятельством, что состояния, смешивающиеся в гамильтониане (1.2), имеют разную статистику. Действительно, если зонные электроны, описываемые гамильтонианом (1.4), подчиняются обычным фермиевским правилам заполнения
то для дискретных атомных состояний, описываемых гамильтонианом (1.3), функция распределения имеет более сложный вид из-за того, что наряду с запретом Паули, не позволяющим двум одинаковым фер-