Моделирование гетеропереходов на основе магнитного полупроводника монооксида европия

• Автор: Прохорова, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07, 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 115 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Магнитные полупроводники.

Модели электронных взаимодействий

1.2. Гетеропереходы металл полупроводник,

полупроводник полупроводник.

Глава 2. Особенности магнитного полупроводника ЕиО

Выбор гетерограницы.

2.1. Строение и свойства европия и его монооксида

2.2. Электронная структура монооксида европия

2.3. Электронные процессы и состояния
на поверхности 1 ЕиО.
Глава 3. Формирование гетерограницы контакта
3.1. Стронций и его монооксид как компоненты гетероперехода
3.2. Расчет энергетического спектра гетерограницы
.
3.3. Плотность электронных состояний на
гетерогранице .
Глава 4. Гетеропереходы на основе монооксида европия.
4.1. Гетеропереход и его свойства.
4.2. Выбор нестехиометрического состава компоненотов гетероперехода полупроводник магнитный
п о л у п ро во д н и к.
4.3. Зависимость свойств гетероперехода 0,0,6 ЕиО,об от ф и зи ч ес к и х факте ров
4.4. Построение зонной диаграммы гетероперехода
0.0. ЕиО,об.
4.5. Зонная структура гетероперехода 5го,мОо,об ЕиО кое
Список литературы


Предлагаемая модель гетероперехода с низкой плотностью поверхностных состояний на гетерогранице и хорошим согласованием параметров кристаллических решеток компонентов имеет практическую значимость, а именно: может успешно использоваться для создания приборов высокочастотной электроники, а также в формировании новою класса полевых транзисторов на основе магнитных полупроводников с использованием двух составляющих Sr-EuO «металл - магнитный полупроводник». Глава 1. До настоящего времени отсутствует строгая теория свойств магнитных кристаллов, объясняющая кинетические явления и спиновое упорядочение. Особый интерес вызывает изучение редкоземельных элементов (РЗЭ) и их соединений. Данный класс материалов является удобным объектом для исследования, как в области магнетизма, так и с точки зрения полупроводниковых свойств. Это стимулирчет исследование магнитных полупроводников и всего современного магнетизма. Свойства редкоземельных элементов переходной 4/: группы связаны с особенностями структуры электронной оболочки, а именно с наличием в этой оболочке достраивающеюся глубинного 4/: слоя. В простых атомах таких элементов электронные состояния четко разделяются на связанные магнитные состояния и химичсски-активные состояния валентных электронов. Однако в РЗЭ проявляются спин-эффекты, связанные с флуктуациями основного состояния, которые заключаются, например, в виртуальном возбуждении /- электронов в валентные состояния. Таким образом, изучение свойств соединений на основе магнитных редкоземельных полу п ровод! I и ков актуально. РЗЭ образуют большое число как металлических, так и неметаллических соединений [1]. Существует довольно обширная литерату ра, посвященная описанию их физических свойств [2-7]. Наиболее простыми объектами для исследования являются монохалькогениды европия, в частности его монооксид (РЭЮ), который представляет собой магнитный полупроводник с уникальным набором физических свойств. Все это делает ЕиО удобным объектом, как в области магнетизма, так и с точки зрения полупроводниковых свойств [8|. Магнетизм атома европия, характеризуется атомным магнитным моментом, который создается электронами атома, орбитальным и спиновым магнитными моментами |9, ]. Исследование зонной структуры соединений РЗЭ представляется сложной задачей. Важность корректного учета как внутриатомного обмена в формировании спиновых моментов, так и их взаимодействие с атомами ближайшего окружения приводит к необходимости использования подхода типа кластерного, который в определенной мере объединяет свойства локализованной и коллективизированной моделей и позволяет преодолеть противоречия между ними. Широко используемые кластерные методы расчета электронного спектра магнитных кристаллов [, ] дают результаты близкие к экспериментальным. Кластерные методы исследования электронных спектров магнитных кристаллов подробно рассмотрены в работах Губанова [-]. В них впервые правильное расположение 4/: уровней в ЕиО было получено в рамках Хи-РВ метода. Особое внимание заслуживает тот факт, что 4/- состояния Ей оказались делокализованными и принимают участие в химическом связывании. Такой метод в определенной мере может быть применен к описанию магнитных взаимодействий и вычислению их параметров. Однако, этот метод не распространяется на ограниченную область кристалла, а также не даст достаточно строгого определения важных параметров магнитных веществ. Необходимую информацию для реалистического определения параметров магнитных взаимодействий в кристалле можно получать, проводя расчеты элементарных магнитных возбуждений. Костером [] был разработан метод функции Грина, который получил развитие в различных вариантах [-]. Рассмотрим некоторые из них. Н -=Е -ц/ (1. Бриллюэна [] соответственно. В методе функции Грина в отличие от обычной теории возмущения не требуется малость возмущения, достаточно, чтобы оно распространялось на ограниченную область кристалла. У/ = ХС -(0„<г-Ь (1. У 6’° -V . Г,нЛ' и'/? Уравнения (1. Кронекера. Реализация подхода Слейтера-Костера вызывает значительные трудности, так как вычисление матричных элементов ФГ и построение функций Ванье требует знания собственных функций и собственных значений гамильтониана идеального кристалла в большом числе точек зоны Бриллюэна (ЗБ). Используя в качестве базисных функций - линейные комбинации атомных орбиталей (ЛКАО) [], детерминант (1. Я'5И' ?