Исследование оптических характеристик полупроводниковых кристаллов с узкими энергетическими зонами

• Автор: Иваночко, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Черновцы
• Количество страниц: 103 c. : ил

Глава I. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ С УЗКИМИ

ЗОНАМИ ПРОВОДИМОСТИ

§ 1.1. Свойства электронного газа в узких зонах

проводимости

§ 1.2. Тензор электропроводности и. коэффициент

оптического поглощения

§ 1.3. Исследование оптических свойств материалов

с узкими энергетическими зонами

Глава 2. ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В УЗКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

ЗОНАХ В СЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

§ 2.1. Одночастичные функции Грина. Процессы меж-электронного рассеяния в узких зонах проводимости
§ 2.2. Статистика невырожденного электронного газа,
описываемого моделью Хаббарда
§ 2.3. Расчет электропроводности и коэффициента
оптического поглощения
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТР0Н-Ф0Н0НН0Г0 ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА СПЕКТР ОПТИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ В МАТЕРИАЛАХ С УЗКИМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ЗОНАМИ
§ 3.1. Электрон-фононное взаимодействие
§ 3.2. Одночастичные функции Грина и энергетический спектр системы
§ 3.3. Тензор электропроводности
§ 3.4. Коэффициент оптического поглощения
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ДВУОКИСИ
ВАНАДИЯ
§ 4.1. Схема энергетических зон то2 • Гамильтониан системы
§ 4.2. Расчет энергетического спектра системы
§ 4.3. Исследование спектра оптического поглощения уо2 и сопоставление с экспериментальными. данными
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Примечание
П р и л о ж е ни е

Актуальность теш. Экспериментальному и теоретическому исследованию оптических свойств полупроводников посвящено большое количество работ, позволивших получить различные сведения о физических свойствах этих материалов. На основании анализа спектров оптического поглощения и отражения определены важнейшие характеристические параметры: ширина запрещенной зоны и энергетическая зонная картина полупроводника, эффективная масса электронов и дырок, их подвижность, энергии оптических и акустических фононов, высокочастотная и низкочастотная диэлектрические проницаемости, обнаружена тонкая структура валентной зоны.
Количество исследований оптических свойств полупроводников непрерывно растет, предполагаются новые методы, расширяется круг изучаемых материалов, применяются более совершенные приборы. Для целого ряда полупроводников получен обширный экспериментальный и теоретический материал, касающийся межзонных переходов валентных электронов, внутризонного поглощения и другие.
Значительный практический и теоретический интерес вызывает изучение оптических свойств веществ с узкими энергетическими зонами проводимости, поиск в них новых эффектов и создание на их основе новых соединений с наперед заданными характеристиками. К данным материалам относятся окислы переходных металлов, редкоземельные элементы, класс квазиодномерных кристаллов и другие материалы, имеющие частично заполненные й или г -зоны. Электроны незаполненных й и £-оболочек испытывают сильное внутриатомное электростатическое взаимодействие благода-

приближенные собственные состояния как электронов, так и решетки и считать остаточное взаимодействие возмущением, которое называем электрон-фононным.
Электрон-фононное взаимодействие обуславливает ряд специфических явлений в кристалле: I) движение электронов в кристалле всегда сопровождается движением поля деформации (поляронный эффект); 2) электроны, испуская и поглощая фононы, переходят из одних состояний движения в другие; 3) в некоторых особых случаях взаимодействие электронов с фононами приводит к появлению сверхпроводимости и другим изменениям состояния кристаллов.
Задача настоящей главы - учесть электрон-фононное взаимодействие и изучить его влияние на оптические характеристики полупроводниковых кристаллов с узкими зонами проводимости.
Оператор энергии продольных акустических колебаний решетки, взаимодействующих с электроном, имеет вид [Д.7, 1Л5] :
и уничтожения фононов.
Оператор энергии взаимодействия электрона с продольной ветвью акустических колебаний можно записать в виде:
Л - масса атома, в -параметр, характеризующий величину взаимодействия.
С учетом электронной подсистемы гамильтониан задачи в оконздесь
чательном виде можно записать следующим образом [^2.71] :