Влияние квантующего электрического поля на плазменные колебания и экранирование в полупроводниковых сверхструктурах

• Автор: Глазов, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 122 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ.
Содержание
Введение
ГЛАВА 1. Квантовые полупроводниковые сверхструктуры и плазменные колебания
ГЛАВА 2. Диэлектрическая проницаемость электронного газа одномерной квантовой сверхрешетки
§ 2.1. Диэлектрическая проницаемость невырожденного электронного газа одномерной СР
§ 2.2. Диэлектрическая проницаемость сильно вырожденного
электронного газа одномерной СР
Выводы
ГЛАВА 3. Плазменные колебания и волны в двумерных полупроводниковых сверхструктурах
§ 3.1. Плазменные колебания в двумерных
сверхрешетках
§ 3.2. Плазменные колебания в двумерных полупроводниковых сверхструктурах в присутствии сильного электрического поля
Выводы

ГЛАВА 4. Экранирование заряда двумерным электронным газом в условиях штарковского квантования
Выводы
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ.
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ.
Прогресс микроэлектроники связан с дальнейшей миниатюризацией элементной базы и использованием материалов с новыми физическими свойствами. Одним из возможных претендентов для этой цели являются материалы с управляемым зонным спектром -сверхрешетки (СР), представляющие собой структуры, в которых помимо потенциала кристаллической решетки на электрон действует дополнительный, искусственно созданный потенциал с периодом, значительно превышающим период кристаллической решетки. Дополнительный потенциал приводит к дроблению энергетических зон кристалла вблизи краев, вследствие чего энергетический спектр электронов в образовавшихся минизонах становится сильно непараболичен. При этом в СР начинают проявляться либо новые, ранее неизвестные эффекты, либо эффекты, для наблюдения которых в обычных полупроводниках требуются электрические поля на 2-3 порядка большей напряженности, достигнуть которых экспериментально практически невозможно уже хотя бы потому, что поля такой напряженности обычно приводят к пробою. Так, именно в сверхрешетке стало впервые возможно наблюдать эффект
штарковского квантования (т.е. проявления дискретной части спектра носителей тока) в сильном постоянном электрическом поле.
Кроме того, в последнее время в физике полупроводников активизировался интерес к двумерным (2Б) структурам, связанный с появлением объектов, содержащих 2D электронный газ в системе с

возникает бесконечная последовательность зон плазменноакустических колебаний. В случае двумерной СР спектр как плазменных колебаний, так и поверхностных упругих волн имеет многозонный характер.
С точки зрения приложений принципиальный интерес представляет вопрос о возможности усиления двумерных плазменных колебаний. В работе [90] изучено усиление двумерных плазменных волн в СР. В случае дрейфа двумерной электронной плазмы относительно плоской СР возможно усиление плазменных волн в некотором интервале дрейфовых скоростей. Кроме того оказывается, что процессы переброса, характерные для волн в периодических структурах, снижают пороговую скорость дрейфа. В результате усиление может быть получено при дрейфовых скоростях, вполне достижимых для современной экспериментальной техники.
В работе [91] рассмотрена задача о возникновении локальных плазменных колебаний вблизи дефекта СР, образованной слоями двумерного однородного электронного газа. Учтены два типа дефектов: изменена плотность двумерного электронного газа в одном из эквидистантно расположенных слоев СР; один из одинаковых слоев смещен из положения, соответствующего периодической СР. Найдены условия локализации плазменных колебаний, изучен их спектр.
Теоретическим исследованиям поверхностных волн в СС посвящены работы [92-96].
В последнее время объектами интенсивного исследования являются системы взаимодействующих электронных проволок и точек. В [97] рассматривается плазмонный спектр и поглощение электромагнитной волны в электронной двумерной плазме с сильно