Электронные и оптические свойства резонансных состояний мелких примесей в полупроводниках и полупроводниковых гетероструктурах AIIIBV

• Автор: Бурдейный, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание
Введение
Обзор литературы. Резонансные состояния доноров и акцепторов в объемных полупроводниках и в гстсроструктурах теоретические и экспериментальные исследования

1. Общие сведения о резонансных состояниях. Первые работы.

2. Резонансные состояния доноров в объмных полупроводниках и в гстерострук

турах.

3. Резонансные состояния акцепторов и объмных полупроводниках и в нчоро

структурах

4. Резонансное рассеяние носителей в полупроводниках .

Глава 1. Теория резонанса Фапо в спектрах примесного

возбуждения рСаАй.

1.1. Результаты обобщения теории Фапо для акцепторов
1.2. Вычисление волновых функций акцепторных состояний
1.3. Вычисление матричных элементов операторов взаимодействия с фонолами и
с излучением
1.4. Вычисление вероятности фотоионизации. Сопоставление теории и эксперимент
1.5. Выводы но первой главе.
Глава 2. Расчт параметров резонанса Фаио в спектре примесной фотопроводимости полупроводников, легированных донорами
2.1. Параметры резонанса Фапо без учета химического сдвига .
2.2. Влияние химического сдвига на параметры Фапо.
2.3. Выводы по второй главе.
Глава 3. Резонансное кулоновское рассеяние на мелких донорах в объемных полярных полупроводниках и в гстсроструктурах с квантовыми ямами
3.1. Резонансное рассеяние на мелких донорах в СаЛя и 1пР
3.2. Резонансное рассеяние на мелких донорах в квантовых ямах I н

3.3. Выводы но третьей главе.
Глава 4. Спектральные особенности примесной фотопроводимости л и I при энергиях, кратных энергии оптического фопона.
4.1. Экспериментальные результаты
4.2. Анализ особенностей вблизи 3,4,5 в спектрах фотопроводимост и
4.3. Анализ особенностей вблизи 2гыдо в спектрах фотопроводимости и п1пР.
4.4. Выводы по четвртой главе
Заключение
Список публикаций автора по теме диссертации .
Цитированная литература.
Приложение А. Радиальные волновые функции дырок для случая свободного движения в сферическом приближении.
Приложение Б. Вычисление потенциала мелкого донора в квантовой яме при учте экранировки в приближении ТомасаФерми
Введение
Актуальность


Диссертация выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении пауки Институт физики микроструктур Российской академии наук (ИФ. М РАН) в - гг. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах по физике полупроводников в ИФМ РАН и на следующих конференциях: XIII, XIV. XV, XVI Международные симпозиумы «Нанофизика и наноэлектроника». XII Всероссийская молодежная конференция но физик« полунронод-никови наноструктур, полупронодиикоиой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург ), X Российская конференция по физике полупроводников (Нижний Иовюрод ). По теме диссертации опубликовано работ, из них А статьи в реферируемых журналах (АЗ, А4, А5, А2] (кроме того, статья [А6] принята к публикации) и 9 работ в сборниках тезисов докладов и трудов конференций |А7, А8, А9, А, All. А, А, А1. АН|. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырёх глав, заключения, библиографии и двух приложений. Общий объем диссертации 2 страницы. В тексте диссертации содержится А2 рисунка, 5 таблиц. Список цитированной литературы включает Г> наименований. Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель и аргументирована научная новизна исследований, показана научная и практическая значимость полученных результатов, сформулированы положения, выносимые на защиту. Также приводится краткое содержание диссертации. Обзор литературы состоит из четырёх разделов. В нервом из них анализируется важнейшая для данной диссертации работа Фано г. Фано (5| на более сложные конфигурации спектра квантовомеханических систем. Вводятся точные определения резонансного состояния и ква-зистационарного состояния, которые используются в диссертации. В разделе 2 рассматриваются работы, посвящённые резонансным состояниям доноров. Анализируются случаи объёмных полупроводников без приложения внешних воздействий (электрического, магнитного нолей или деформации), а также во внешнем магнитном иоле. Затем рассматриваются гетероструктуры с квантовыми ямами, которые могут быть подвержены деформации или помещаться во внешние поля. В разделе 3 представлен краткий обзор исследования резонансных состояний акцепторов в объёмных полупроводниках и в гсге ростру к тур ах. Исследовались случаи как мелких, так и глубоких акцепторов. В разделе 4 рассматриваются работы, посвящённые резонансному рассеянию носителей тока на заряженных примесях в полупроводниках. Исследовались, например, такие системы, как А1хСаі. А5:8і, р-Єе, а также халькогениды свинца РЫс, РЬ8, РЫ5 (относятся к типу А,УВУ|) , легированные таллием. В главах 1-4 представлены оригинальные результаты. В нерпой главе строится теория резонанса Фапо в спектрах примесной фотопроводимости р-СаАє. Причина существования резонанса Фано в том, что элсктрон-фонониос взаимодействие с продольными оптическими фононами приводит к появлению резонансных состояний акцептора. Обсуждаемые резонансы Фано ранее наблюдались экспериментально. В разделе 1. Фано для акцепторов. Потребовалось рассмотреть случай взаимодействия нескольких дискретных состояний с несколькими континуумами. После получения выражения для волновой функции резонансного состояния были написаны формулы для матричных элементов оператора взаимодействия с излучением между основным акцепторным состоянием и резонансным состоянием. В разделе 1. Рассматривается изотропный гамильтониан Латтинжсра, учитывающий подзоны лёгких и тяжёлых дырок. Анализ гамильтониана в сферической модели основывается на использовании неприводимых представлений тензорных операторов (этот вопрос рассматривается в квантовой теории углового момента; см. Дли описания фотопроводимости достаточно рассматривать состояния, которые происходит из водородоподобных п$ и тіР, т. Для нахождения дискретных состояний акцептора использовался метод стрельбы. Для нахождения состояний в непрерывном спектре использовалось то обстоятельство, что на достаточно большом расстоянии от кулоновского центра дырка является практически свободной и её волновая функция должна быть близка к линейной комбинации волновых функций свободного движения.