Динамика решетки полупроводниковых структур при проявлении эффектов упорядочения и размерного квантования во взаимосвязи с их оптическими свойствами

• Автор: Белогорохов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 424 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

I. Введение I

II. Литературный обзор

2.1. Теоретическое и экспериментальное исследование эффектов упорядочения и микронеоднородностей в полупроводниковых твердых растворах

2.1.1. Решеточные колебания кристаллов с различными типами атомного упорядочения

2.1.2. Влияние эффектов кластернровання на свойства многокомпонентных полупроводниковых твердых растворов

2.1.3. Формирование наноструктурнрованных полупроводниковых материалов

2.2. Фнзнкохнмнческие свойства наноструктурнрованных и ннзкоразмерных полупроводниковых материалов

2.2.1. Основные методы получения пористых структур на примере пористого кремния ПК

2.2.2. Оксидация. Проблема стабилизации свойств ПК

2.2.3. Методы физических исследований ниткоразмерных полупроводников

2.2.4. Модели, объясняющие фотолюминесценцию в пористом кремнии
2.2.5. Классификация и характеристика штзкор.тзмерных пористых полупроводниковых материалов
2.3. Оптические и электрофизические свойства теллуридов кадмияртути и теллуридов кадмияцинка. Динамика решетки
2.4. Тсллурид свинца. Легирование галлием. Проявление локальных корреляционных эффектов
2.5. Влияние поверхностных химических связей на оптические свойства пористых полупроводников
2.6. Поляронные эффекты
2.7. Деградация пористых полупроводниковых структур с течением времени, под воздействием интенсивного потока квантов света и химических сред
2.8. Получение полупроводниковых структур Д2В6 в различных пористых матрицах методами химического осаждения
III. Объекты исследований. Эксперимешальные методы. Математическая обработка результатов измерений. Химические методы получения низкоразмерных полупроводниковых структур
3.1. Образцы ЛВ. Оптические, электрофизические свойства
3.2. Образцы теллурнда свинца, легированного галлием
3.3. Образцы 1щОа1.А5. выращенные на подложке полуизолирующего 1пР с отклонением от термодинамического равновесия
3.4. Образцы пористого кремния, полученные методом электрохимического травления
3.5. Размерные А2В6, полученные в матрице пористого кремния методом химического осаждения
3.6. Пористые полупроводниковые материалы
3.7. Методы инфракрасной спектроскопии, комбинационного рассеяния светя и фотолюминесценции
3.8. Другие экспериментальные методы исследований
3.9. Расчет решеточных колебаний твердых растворов АВ6 на основе модифицированного варианта модели однородных ячеечных смещений
3 Применение комплексного подхода, включающего в себя соотношения КрамерсаКронига и дисперсионный анализ для исследования решеточных колебаний в материалах, проявляющих многоосцилляторные эффекты
. Соотношения КрамерсаКронига
. Метод дисперсионных осцилляторов
. Обобщенный метод дисперсионного анализа и соотношений КрамерсаКронига
3 Гснетичсский алгоритм
IV. Корреляционные ффскты в полупроводниковых материалах А2В6 и А3В5.
4.1. Упорядочение и микронсоднородностн состава. Фрслнховское взаимодействие. Расчет . I
4.2. Экспериментальные результаты. Эффекты упорядочения в эпитаксиальных пленках 1пОаАх1пР
4.3. Решеточные колебательные молы в тройных полупроводниковых твердых растворах СсУН.Тс и Сс1.х2пхТс в случае статистически равномерного распределения компонентов в катионной подрешеткс
4.4. Взаимосвязь между микронеоднородностями состава и дополнительными модами в оптических спектрах твердых растворов СхОД.хТе
4.5. Флуктуации потенциала, связанные с мнкронеоднородностямн состава, в кристаллах СхР.Де
4.6. Оптические исследования решеточных колебаний в кристаллах Ст1.х2пхТе Кх0.2 в квазилокальном приближении
4.7. Виброннос взаимодействие в кристаллах 2п5еСг
4.8. Мсжподзонное поглощение квантов света в инфракрасном диапазоне длин волн вСТе
4.8.1. Экспериментальные результаты для С.х2пхТе
4.9.1 оглощение свободными носителями заряда
4 I оляронные эффекты
4 Пористый СТе. Поверхностные фонолы
V. Многоосцилляторные эффекты в полупроводниках А4В6 РЬТс,
легированный галлием
5.1. Решеточные колебательные моды
5.2. Локальная мода галлия в РЬТеОа
5.3. Оптические свойства теллурида свинца, легированного галлием, в температурном интервале 5К 0К
5.4. Немонотонная зависимость плазменной частоты в РЬТеОа от температуры. Проявление в оптических спектрах температурной нестабильности материала РЬТс1л,Са, связанной с локальной неустойчивостью решетки теллурнда свинца
5.5. Структура ОХ подобных центров в узкозонных полупроводниках типа А В6, легированных элементами Ш группы
5.6. Фотопроводимость образцов РЬТсОа
5.7. Пористый низкоразмерный теллурнд свинца. Влияние размерных эффектов на колебательные свойства кристаллической решетки
VI Пористые нюкорамерные кристаллы типа
6.1. Ограниченные решеточные колебательные моды
6.1.1. Собственные вектора
6.1.2. 1 ространствснно ораниченные объемные продольные моды
6.1.3. Пространственно ограниченные объемные поперечные моды
6.1.4. Поверхностные фононы
6.2. Фононные моды квантовых нитях фосфида галлия
6.3. Фотолкминссцснгные свойства
6.4. Спектры комбинационного рассеянии света в пористых материалах
, , Ii, I
6.5. Оптические свойства пори тих структур в инфракрасном
диапазоне длин волн
VII Фишкохнмнческие снопе та пористого кремния материалов ЛВ внедренных в норнстыс матрицы мет одом химического осаждения.
7.1. Фотолюмннссцснтные и ОТГНЧССКИС свойства пористого кремния
7.1.1. Исследование поглощения на колебательных связях
7.1.2.ог лощен не на гидридных связях
7.2. Эффект пассивации поверхности кристаллитов, составляющих
матрицу пористого кремния, на его оптические свойства
7.3. Оптические свойства слоев пористого кремния, полученных с использованием электролита НС 1 I С2Н5ОН
7.4. Деградация образцов ПК под действием лазерного излучения
7.5. Оптические свойства , осажденного в матрицу пористого
кремния. Роль размерных эффектов и эффектов упорядочения
7.6. Фотолюминесценция и спектры комбинационного рассеяния
света в структурах i, полученных в матрице пористого кремния
ы воды
Заключение
Синеок основных обозначении
Синеок литературы
Список основных публикаций
I. Введение
Актуальность


Так что вопрос о стабильности упорядоченной фазы остается открытым. Влияние эффектов класгсрнровання на свойства . Появившаяся в последнее время возможность получения новых модификаций полупроводниковых гетероструктур наногетсроструктур стимулировала значительный рост числа исследований в области физики шгзкоразмерных полупроводников. Сейчас можно даже говорить об образовании нового научного направления физики твердотельных структур с пониженной размерностью. Целый ряд новых свойств, присущих подобным объектам, являются предметом пристального внимания не только со стороны исследователей, работающих в области фундаментальной науки, но и интересны с прикладной точки зрения. В последнем случае весьма привлекателен подход, основанный на формировании в полупроводниковой матрице наноразмерных кластеров, состоящих из примесный атомов, атомов собственных компонентов или из скоплений точечных дефектов кристаллической решетки например. Настоятельная потребность иметь возможность прогнозировать свойства реальных кристаллов с различного рода дефектами, искажениями кристаллической решетки и большим числом атомов в элементарной ячейке явилась в свое время толчком для развития и быстрого прогресса новых квантовохимических кластерных моделей, основанных на использовании методов теоретической физики твердого тела и квантовой химии . Частично это обусловлено и тем, что зонная теория не всегда позволяет адекватно описать электронные свойства реальных кристаллических материалов. Как правило, трудности возникают тогда, когда имеют место какиелибо нарушения трансляционной симметрии, характерные для реальных кристаллов, обладающих конечными размерами, дефектной структурой и т. С другой стороны, нарушение трансляционной симметрии в твердом теле, содержащем огромное количество атомов, и переход к рассмотрению его свойств в реальном пространстве приводит к тому, что подобная задача является неразрешимой. В таких случаях ограничиваются рассмотрением не всей совокупности атомов, составляющих данный кристалл, а его малой части кластера. Толкование термина кластер может быть неоднозначным. В области физики наноразмерных полупроводников под ним подразумевается атомное образование, вызывающее изменение энергетического состояния составляющих его компонентов и их взаимосвязи с фундаментальными свойствами окружающей полупроводниковой матрицы при сохранении неизменным фазового состояния основного вещества. Подобные образования возникают в объеме полупроводникового твердого раствора, имеющего определенный состав, вследствие его неустойчивости в некотором температурном интервале . Основная причина их появления кроется в стремлении всего кристалла занять положение с минимальной свободной энергией. В ряде случаев это может осуществляться через отклонение системы от случая статистически равномерного распределения компонентов в ее обьеме. Эффективными способами управления этими процессами являются выбор оптимальных тепловых условий выращивания и режимов последующих термообработок материала. Как правило, при описании процессов, ответственных за неустойчивость многокомпонентных твердых растворов, используется модель спинодального рзспада . Параметры кристаллических решеток, образующих ТР. В зависимости от условий выращивания или последующих термообработок в одном и том же твердох растворе возможно проявление как эффектов упорядочения, так н с пи модального распада . На рис. Рис. Взаимное расположение атомов в тронном твердом растворе в случае фазового расслоения а, образования локальных кластеров Ь, структурного упорядочения с, случайного распределения компонентов по объему 1. Светлые кружки обозначают атомы анионной подрешетки. Са. АпР х 0. ПЭМ и пришли к выводам, сформулированным в
Если в обьемс твердою раствора образуются кластеры, то вполне естественно предположить, что это повлечет за собой изменение ряда свойств подобного материала. Теоретический расчет изменения плотности состояний носителей заряда при проявлении корреляционных эффектов проведен авторами работы для материалов группы IIVI СЬ Те, м0 зТе, .