Электронный транспорт и нелинейные эффекты в полупроводниковых гетероструктурах и сверхрешетках

• Автор: Романова, Юлия Юрьевна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 149 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Механизмы формирования отрицательной дифференциальной проводимости

8ти па в коротких гетероструктурах

1.1. Введение

1.2. Разоревньй механизм формирования ОДП 8типа. Гетерострукгуры с

сильно легированной ямой

1.2.1. Основные уравнения

1.2.2. Особенности разогревного механизма формирования ОДП Бтипа в

коротких ГС

1.2.3. Влияние на ВАХ параметров ГС и температуры решетки

1.2.4. Заключение 1.3 Междолинный механизм формирования ОД 8типа в коротких
гетероструктурах со слаболегированной ямой
1.3.1 Аналитическая квазибаллистическая модель токопереноса и
формирование ВАХ 8типа
Основные уравнения
Обсуждение результатов
1.3.2. Моделирование двубарьерной ГС со слаболегированной ямой методом
МотеКарло
Модель материалов СаАлАЮаАз
Методика расчетов
Режимы расчетов
Оценки устойчивости и сходимости
Результаты моделирования
1.3.3 Влияние на ВАХ параметров ГС Слаболегированная яма.
Междолинный механизм.
1.3.4 Автоколебания тока и напряжения 1.4. ОДП 8типа в однобарьерных пваЛз ААб ОаЛБ прОаАз
гетероструктурах, обусловленная ожеионизаиией
1.5. Заключение
ГЛАВА 2. Квантовая СР в сильном высокочастотном электрическом поле Основные уравнения. Явление самоиндуцированной прозрачности
2.1. Введение
2.2.0сновные соотношения
2.3. Особенности энергообмена между статическим и гармоническими полями в
СР с низкой концентрацией электронов
Взаимодействие между статическим и гармоническим полями
Особенности энергообмена между статическим полем и компонентами
бигармонического
Формирование и разрушение состояния СИП
Устойчивость состояний с квантованным статическим полем
О возможности стабилизации состояний прозрачности
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. ТЕРАГЕРЦОВЫЕ АВТОКОЛЕБАНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ
СВЕРХРЕШЕТКЕ
3.1 Многозначность спектров напряжения и тока в СР. Одночастотное
приближение
3.2. Много частотное приближение. Результаты и обсуждение
3.3. Высокие концентрации электронов. Автоколебания тока и напряжения
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. САМОИНДУЦИРОВАННАЯ И ИНДУЦИРОВАННАЯ ПРОЗРАЧНОСТИ ДВУМЕРНЫХ И ТРЕХМЕРНЫХ СВЕРХРЕШЕТОК
4.1. Введение
4.2. Общие соотношения
4.3. Самоиндуцированная прозрачность
4.4. Модулирование тока ортогональными нолями
4.5. Заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


СР они могут быть целочисленно или дробно квантованы (относительно частоты переменного поля), а также неквантованы. Найдены области устойчивости состояний со статическим полем в приближении заданного внутреннего гармонического поля. Обсуждаются условия стабилизации состояний прозрачности. Результаты подтверждены численными расчетами. Глава 3 посвящена исследованию автоколебаний поля и тока, возникающих в СР под действием сильного высокочастотного гармоническою внешнего поля. Характерными частотами в СР являются частота блоховских осцилляций и плазменная частота соо- Именно плазменная частота определяет степень проникновения в СР внешнего поля и, в конечном счете, применимость приближения заданного поля. СР (что соответствует (щ/u))2 > 1 ) гармоническое внешнее поле возбуждает в СР сильные гармоники и субгармоники тока, амплитуды которых в отдельных случаях могут быть порядка или даже превышать амплитуду основной гармоники. Осциллягорный характер нелинейных восприимчивостей, диссипативные и параметрические неустойчивости в свсрхрешс гках приводят к неоднозначным и гистерезис«ым зависимостям спектров этих колебаний от амплитуды и частоты внешнего поля и делает невозможным использование приближения заданного внутреннего поля. Для изучения поведения СР во внешних полях на первый взгляд достаточно сделать лишь соответствующую неоднозначную замену амплитуд полей. Именно такой подход и использован в [,] при исследовании мультисгабильных состояний в бездиссипативной СР. Однако такой подход не всегда является корректным даже для исследования стационарных состояний. В § 3. Особое внимание уделено генерации статического поля как одному из путей появления многозначности. Проведено сравнение полученных спекгров с рассчитанными в приближении заданного поля. При корректном подходе к исследованию электро-физических свойств СР необходимо учитывать также резонансы электродинамической системы, инерционность связи поля внутри СР с внешним полем, диссипативные и параметрические неустойчивости полей. В результате совместного проявления этих факторов СР, помещенная в сильное внешнее гармоническое поле, переходит, как правило, в автоколебательные режимы, которых может быть несколько. В § 3. Найдены режимы периодических, квазипериодических и хаостичсских автоколебаний, обсуждены механизмы их формирования. Все вышеописанное рассмотрение проводилось в т - приближении, т. СР и одномерной модели Зх-мерной СР, в которой отсутствует перераспределение энергии и импульса между степенями свободы электронов при их столкновениях. Однако, как показано в [-], релаксационное перераспределение энергии и импульса (РПЭИ) между степенями свободы электрона оказывает существенное влияние на свойства СР, в частности, их вольт-амперные характеристики из-за поперечного (относительно вектора тока) разо1рсва электронного газа сильно меняются. Глава 4 рассматривает возможности выхода за рамки г - приближения, в ней будет исследовано влияние РПЭИ электронов на формирование самоиндуцированной и индуцированной прозрачностей на примере 2х и Зх-мерных СР, для которых может быть получено аналитическое решение. Развитый в главе метод исследования и сделанные выводы применимы и для полупроводников с одномерной сверхрсшеткой, которые в настоящее время наиболее интенсивно изучаются экспериментально. В связи с развитием технологии роста решеток из кластеров в матрицах цеолитов [] и систем самоорганизующихся квантовых точек [], в которых пространственное перераспределение энергии и импульса играют существенную роль, эти исследования актуальны сами по себе. В §4. Зх-мерных СР. Основные уравнения и приближения приведены § 4. Исследовано поведение СР в полях произвольной ориентации относительно её осей (§ 4. Результаты получены аналитически в приближении редких столкновений (сотр»1) и уточнены численно для некоторых конечных значений времен релаксации. Вольт-амперные характеристики ГС, состоящих из отдельных ям и барьеров, -нелинейные и в определенной области их параметров температур многозначные функции, обладающие областью ОДП 8-типа.