Оптические свойства гетероинтерфейсов типа II в теории сильной связи

• Автор: Нестоклон, Михаил Олегович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 115 с. : ил.

1 Обзор литературы и постановка задачи

1.1 Микроскопическая структура интерфейса

1.2 Микроскопические методы расчёта квантовых состояний в полупроводниках

1.3 Эмпирический метод сильной связи

1.4 Краткие итоги

2 Электронные состояния в вр3з* методе сильной связи

2.1 Гамильтониан сильной связи в базисе планарных орбиталей

2.2 Гамильтониан сильной связи с учётом спин-орбитального взаимодействия

2.3 Энергетическая дисперсия с учётом затухающих решений

2.4 Метод сшивания объёмных решений

2.5 Точный численный расчёт

2.6 Краткие итоги
3 Оптические переходы на интерфейсе типа II
3.1 Введение

3.2 Межзонный матричный элемент оптического перехода
♦ 3.3 Латеральная анизотропия гетероперехода 2п8е/ВеТе
3.3.1 Без учёта спин-орбитального расщепления
3.3.2 Расчёт с учётом спин-орбитального расщепления
3.4 Латеральная анизотропия гетероперехода ТпАэ/АШЬ
3.5 Краткие итоги
4 Интерфейсные локализованные состояния
4.1 Введение (обзор)
4.2 Дырочная локализация на интерфейсе ТпАэ/АШЬ
4.3 Сравнение с обобщённым методом эффективной массы
4.4 Фотолюминесценция интерфейсных состояний

4.5 Краткие итоги
5 Интерфейсный вклад в нечётное по к спиновое расщепление электронных подзон
5.1 Снятие спинового вырождения в объёмных нецентросимметричных
полупроводниках (обзор)
5.2 Метод сильной связи при кх, ку отличных от пуля
5.3 Гетероструктуры на основе полупроводников с решёткой цинковой
обманки
5.4 Гетероструктуры на основе полупроводников с решёткой алмаза
5.4.1 Расчёт в методе сильной связи
5.4.2 Описание в рамках метода плавных огибающих
5.5 Краткие итоги
Заключение
Современная физика полупроводников — это прежде всего физика полупроводниковых низкоразмерных систем (наноструктур) [1, 2, 3]. В наноструктурах движение свободных носителей заряда ограничено в одном или нескольких направлениях, что приводит к эффектам размерного квантования, кардинально изменяющим энергетические спектры носителей заряда, фононов и других квазичастиц. Перестройка спектра существенным образом отражается на оптических и транспортных свойствах структур, а также приводит к возникновению целого ряда новых физических явлений. Важным преимуществом наноструктур является возможность управления свойствами системы путем изменения геометрических размеров и конфигурации нанообъектов. Благодаря успехам технологии и, прежде всего, метода молекулярно-лучевой эпитаксии появляется возможность конструирования полупроводниковых структур с заданными параметрами и свойствами (так называемая квантово-механическая инженерия). Открываются перспективы для создания приборов электроники, основанных на качественно новых эффектах.
Постоянное развитие технологии стимулирует разработку теоретических подходов к описанию электрических и оптических свойств наногетероструктур. Резкий скачок в вычислительной технике, произошедший в последнее десятилетие прошлого века, не только позволил выполнять за небольшое время вычисления, доступные прежде только суперкомпьютерам, но и выявил недостатки в существующих теоретических методах, используемых для расчёта свойств наногетеТаблица 3.2: Параметры сильно» связи, использованные в расчётах. Диагональные энергии приведены относительно Д(ГД — потолка валентной зоны соответствующего материала.
ZnSe ВеТе
Е$а -10.19 -9
Ера 0.00 0
Е,с 0.76 2
Ерс 7.22 3
Е$'а 10.0 8
Е3*с 12.0 9
к, -5.17 -6
У XX 1.22 1
V Уху 5.48 5
5.41 -1
V.зс,ра 6.62 7
^5*арс 5.63 2
5.75 5
Да 0.43 1
Ас 0.038 0
описания зонной структуры объёмных полупроводников. Поэтому мы начнём с описания процедуры получения этих параметров.
Выбранные наборы параметров для 2пЭе и ВеТс представлены в Таблице 3.2. Для объёмного 2нБе 15 параметров сильной связи в модели эр3з* могут быть найдены в работах [51], [52] и [53]. Для основного расчёта мы использовали параметры из [52]. Параметры сильной связи для ВеТе получены в результате подгонки зонной структуры к полученной экспериментально, некоторые зонные параметры приведены в таблице 3.3. Энергии электронов в Г и X точках получены с помощью уравнений (2.11), а эффективные массы — с помощью выражений для №е,т?т/1д,т//1,т50, выведенных в работе [20]. Параметры очевидным образом отличаются от параметров, использованных в работах [25] и [54], где авторы пренебрегают спин-орбитальным расщеплением.
В таблице 3.2 диагональные энергии приведены относительно потолка валент-