Фононные спектры композиционных сверхрешеток на основе полупроводников A3 B5 , A2 B6 и их твёрдых растворов

• Автор: Прыкина, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 151 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ФОНОННЫХ СПЕКТРОВ КОМПОЗИЦИОННЫХ СВЕРХРЕШЁТОК. ..15 § 1. Обзор экспериментальных исследований по динамике решётки
согласованных СР (А;В5) (А^В3)
§ 2. Обзор экспериментальных исследований по динамике решётки
напряжённых СР (А2В5)т (А^В5^ , (А2В*)т (А2В‘)
Глава II. МЕТОДЫ РАСЧЁТА ФОНОННОГО СПЕКТРА
КОМПОЗИЦИОННЫХ СВЕРХРЕШЁТОК
§ 1. Обзор моделей динамики кристаллической решётки
1.1. Общая теория колебаний решётки в кристаллах
1.2. Первопринципные методы расчёта фононных
спектров кристаллов
1.3. Феноменологические методы расчёта фононных спектров кристаллов
§ 2. Связь между фононными спектрами сфалерита и сверхрешётки..
§ 3. Симметрия нормальных колебаний композиционных
(001) СР (А?В5)т(А2В5)п
§ 4. Учёт влияния напряжения на динамику напряжённых
сверхрешёток
Глава III. ФОНОННЫЕ СПЕКТРЫ КОМПОЗИЦИОННЫХ СВЕРХРЕШЁТОК
В МОДЕЛИ КИТИНГА
§ 1. Динамика решётки композиционных согласованных СР
(ОаАз)„(А1АЩ,(СаР)п(А]Г)т
1.1. Динамика решётки объёмных композитов ваАв, А1Аэ, ваР, А1Р
1.2. Фононные спектры СР (ЦаР)п (А1Р)т

1.3. Фононные спектры СР (ОаАз)п (А1Аз)т
§ 2. Динамика решётки композиционных СР со слабым напряжением
(ваБЬ^ (А1БЬ)т
2.1. Динамика решётки объёмных кристаллов ОаБЬ, А1БЬ
2.2. Фононные спектры СР (Са8Ь)п (А18Ь)т в модели Китинга
§ 3. Фононные спектры напряжённых изокатионных сверхрешёток
ZnS/ZnSe, ZnSIZnTe
3.1. Влияние двуосной деформации на фононные спектры
объёмных материалов
3.2. Влияние двуосной деформации на фононные спектры напряжённых СР ZnS/ZnSQ, гпБ/гпТе, гпБ^пТе
Глава IV. ДИНАМИКА ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ А3В5, А2В6 И СВЕРХРЕШЁТОК (А,_хВхС)п (АС)т В МОДЕЛИ КИТИНГА
§ 1. Обзор экспериментальных исследований по динамике
твёрдых растворов на основе полупроводников А 'В5 и А2В
§ 2. Обзор теоретических исследований по динамике
твердых растворов на основе полупроводников А3В5 и А2В
§ 3. Применение модели Китинга к динамике твёрдых растворов и
СР на их основе
3.1. Динамика твёрдых растворов Оа^АДАз, ва^Л^Р,
Оа^АДБЬ,
3.2 Фононные спектры СР (А]_хВхС)п (АС)т
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Современная эпитаксиальная технология полупроводниковых материалов позволяет выращивать тонкие, соизмеримые с постоянной решётки, моно-кристаллические слои, свойства которых меняются кардинальным образом по сравнению с объёмными кристаллами. Благодаря этому создан новый класс физических объектов - сверхрешётки (СР) и другие квантово-размерные структуры (квантовые проволоки, квантовые точки). По сравнению с объёмными полупроводниками для описания СР возникает необходимость использовать ряд дополнительных величин: геометрические размеры, ориентацию структуры и т.д., что расширяет возможности гибкого управления физическими свойствами этих соединений.
Интерес к таким искусственно модулируемым структурам связан с образованием двумерного электронного газа, наличием в них специфических оптических явлений, отрицательной дифференциальной проводимости, высокочастотных явлений [1]. Для создания структур с двумерным электронным газом на основе гетеропереходов основным условием является требование равенства постоянных решётки у обоих полупроводников. Нарушение этого условия может привести к образованию высокой плотности дислокаций несоответствия вблизи гетерограницы, что резко ухудшает свойства переходов и затрудняет наблюдение эффектов размерного квантования. Для изготовления квантоворазмерных структур наиболее часто используют гетеропереход ОаАя- Са^А^Аэ. Эти материалы обладают хорошим согласованием решёток при любом составе твёрдого раствора и потому позволяют создавать гетеропереходы с различными разрывами зон на границе.
Для сверхрешёток характерна минизонная структура энергетического спектра, которая определяется дополнительной периодичностью потенциала. В колебательном спектре СР проявляются особенности, связанные с квантованием спектра оптических фононов (эффект конфайнмента), формированием ин-

Р[р(7)] можно представить в виде суммы кинетической энергии невзаимодействующих электронов Т[р(г)], их кулоновского взаимодействия и обменнокорреляционной энергии Ехс[р(г)]:
F[p(r)] = T[p(r)] + ~ Jp(r)Y(r - r')drdr' + Ехс[р(г)], (IE 10)
где V(r-r')- оператор кулоновского взаимодействия электронов. В результате условие стационарности Е[р(г)] при Ne = const
5Е[р(?)]
5р(г)
6F[p(r)]
Р = Ро(?)
5р(?)
+ Vext(r) = E,
Р=Ро(г)
где р - химическии потенциал системы, можно переписать в виде

8Т[р(г)]
5р(г)
+ Veff(r,[p0(r)]) = p,
Р=Р0(г)
Veff(r,[p(r)]) = Vext(f) + Vc(r) + Vxc(r,[p(r)]),
Vc(r)= Jp(r')V(r-r')dr',
(11.12)
(11.13)
(11.14)
Vxc(r,[p(r)]):
5Exc[p(r)]
5p(r)
(11.15)
Волновая функция основного состояния системы является слэтеровскнм детерминантом, составленным из одночастичных волновых функций ср>(г), являющихся решениями уравнения Кона и Шема (КШ):
.J-V2 + Veff(r,[p0(r)]) 2m
Фі(г) = є,Фі(г),
(11.16)