Физико-химические условия устойчивости легированных марганцем нанослоев арсенида галлия и его изоэлектронных аналогов

• Автор: Терентьева, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1 Физико-химические свойства магнитных полупроводников

1Л Кристаллохимические особенности соединений А3В5, А2В4С52 и МпАэ

1Л Л Кристаллохимические особенности соединений А3В

1 Л.2 Кристаллохимические особенности соединений А2В4С

1Л.З Кристаллохимические характеристики МпАэ

1.2 Полупроводники типа А3В5 и А2В4С52, легированные марганцем

1.2.1 Разбавленные магнитные полупроводники

1.2.2 Высокотемпературные ферромагнитные полупроводники

ГЛАВА 2 Методы компьютерного моделирования наносистем А3Ая, А2В4Аз2, легированных марганцем
2.1 Построение тополого- геометрических моделей легированных марганцем полупроводников А3Аз, А2В4Аз
2.1.1 Тополого-геометрическая модель нанослоя МпАя
2.1.2 Тополого-геометрическая модель нанослоев А3Аз и А3Аз:Мп
2.1.3 Тополого-геометрическая модель нанослоев А2В4Аэ2 и А2В4Аз2:Мп
2.2 Расчет параметров связей соединений А3Аь, А2В4Аб2 и МпАя методом нелокального функционала плотности
2.3 Компьютерное моделирование устойчивости наносистем состава
А3Аз:Мп и А2В4Аз2:Мп методами молекулярной механики
ГЛАВА 3 Термодинамическая устойчивость низколегированных нанослоев арсенида галлия и его изоэлектронных аналогов
3.1 Термодинамическая устойчивость легированных марганцем нанослоев арсенида галлия
3.2 Термодинамическая устойчивость легированных марганцем нанослоев А3Аз (А3 = А1,1п)
3.3 Термодинамическая устойчивость легированных марганцем нанослоев А2В4Аз2 (А2 = Сё, Ъщ В4 = Бі, Єє, Бп)

Заключение
Библиографический список
Приложение А
Приложение Б
ВВЕДЕНИЕ

Бурное развитие радиотехники в начале и середине 20-го века привело к необходимости миниатюризации электронных приборов. Возможности уменьшения габаритов и энергопотребления электромагнитных реле и электронных ламп быстро исчерпали себя. Вместе с этим возникли новые задачи, решаемые с помощью этих приборов - обработка и хранение информации, управление сложными техническими объектами и технологическими процессами в реальном времени. Новые задачи потребовали, помимо уменьшения размеров и снижения потерь энергии, увеличения быстродействия электронных приборов.
Создание полупроводниковых диодов в конце XIX в. и основных типов транзисторов в 1947-1952 гг. привело к бурному росту числа исследований в области физики полупроводников и технологий полупроводниковых приборов [1].
В начале XXI века миниатюризация элементов твердотельной электроники практически остановилась, был достигнут принципиальный предел, позволяющий работать полупроводниковому прибору без угрозы разрушения его выделяемым теплом.
Перспективным способом расширения возможностей полупроводниковых приборов является использование переноса спин-ориентированного электрона из ферромагнетика в немагнитный полупроводник [2]. В последние десятилетия научные изыскания в данной области физики твердого тела существенно интенсифицировались. Результаты этих исследований позволяют создать спин-информационные системы и устройства на их основе. Это перспективная наука, использующая для хранения и передачи информации, в отличие от микроэлектроники, не только заряд электрона, но и его спин. Данное направление исследований получило название спин-транспортной электроники, или спинтроники.
Целью спинтроники является разработка устройств, способных одновременно управлять зарядовыми и спиновыми свойствами носителей.
Материалы, используемые в спинтронике, должны обладать следующими свойствами [3]:

Таблица 6 - Содержание марганца в нанослоях полупроводников А2В4Аз2, состо-
ящих из 6400 атомов по моделям 1 и
Число атомов марганца в структурах Доля атомов марганца в структурах, атом. % Доля атомов марганца в структуре
СаЗіАвг, масс. % СёСеАвг, масс. % СёвпАвг, масс. % гпвгАаз, масс. % гпСсАа2, масс. % гпвпАвг, масс. %
48 0,75 0,57 0,50 0,44 0,68 0,58 0,
100 1,56 1,21 1,05 0,92 1,44 1,21 1,
148 2,31 1,82 1,57 1,37 2,14 1,80 1,
200 3,13 2,49 2,14 1,87 2,92 2,46 2,
248 3,88 3,12 2,68 2,34 3,65 3,07 2,
300 4,69 3,83 3,28 2,86 4,46 3,74 3,
348 5,44 4,49 3,85 3,35 5,22 4,37 3,
400 6,25 5,24 4,48 3,89 6,05 5,06 4,
Таблица 7 - Содержание марганца в нанослоях полупроводников А2В4Аз2, состо-
ящих из 6400 атомов по моделям 3 и
Число атомов марганца в структурах Доля атомов марганца в структурах, атом. % Доля атомов марганца в структуре
С(18ІАв2, масс. % СсЮеА52, масс. % СсШпАяг, масс. % /п8ІАз2, масс. % 2пОеАв2, масс. % гпвпАзг, масс. %
48 0,75 0,57 0,50 0,44 0,68 0,58 0,
100 1,56 1,20 1,04 0,92 1,43 1,21 1,
148 2,31 1,79 1,56 1,37 2,13 1,81 1,
200 3,13 2,44 2,12 1,87 2,89 2,46 2,
248 3,88 3,05 2,66 2,35 3,61 3,07 2,
300 4,69 3,72 3,24 2,87 4,39 3,75 3,
348 5,44 4,34 3,80 3,36 5,13 4,38 3,
400 6,25 5,04 4,41 3,90 5,93 5,08 4,
На рисунке 12 показаны примеры однородных по распределению легированных атомами марганца нанопленок: (а) - по модели 1, (б) - по модели 2, (в) -по модели 3 и (г) - по модели 4 (на примере гпСеАвг).
Видно, что в структурах, построенных по моделям 1 и 3 (рисунок 12 а, в), искажения алмазоподобной структуры сфалерита не происходит, тогда как для структур, соответствующих моделям 2 и 4 (рисунок 12 б, г), наблюдается искажение, за счет образования фрагментов решетки со структурой МпАв.