Фотоэмиссия поляризованных электронов из напряженных полупроводниковых гетероструктур

• Автор: Амбражей, Антон Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Поляризация. Определение, основные понятия, связанные с поляризацией
1.2. Механизм оптической ориентации в полупроводниковых кристаллах
группы А3В5
1.3. Создание отрицательного электронного сродства
1.4. Эмиссия поляризованных электронов из тонких напряженных пленок
1.5. Эффект ограничения заряда эмиссии
1.6.Эмиссия электронов из сверхрешеток
1.6.1. Понятие о сверхрешетках. Их основные типы
1.6.2 Ненапряженная сверхрешетка АЮаАв-СаА«
1.6.3. Напряженная сверхрешетка ГпСаАв-СаАя
1.6.4. Напряженная сверхрешетка ГпСаАв-АЮаАз
1.6.5. Напряженная СаАв/СаАвР сверхрешетка
1.7. Эффект ограничения заряда фотоэмиссии в сверхрешетках
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
2.1. Конструкция вакуумной установки
2.2. Система сверхвысоковакуумной откачки
2.3. Оптическая система
2.4. Детектор Мотта
Оглавление
2.5. Компьютерное управление
2.5.1. Измерение спектра лампы
2.5.2. Измерение квантового выхода
2.5.3. Измерение поляризации
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХРЕШЕТОК С МИНИМАЛЬНЫМ РАЗРЫВОМ
ЗОНЫ ПРОВОДИМОСТИ
3.1. Напряженные сверхрешетки АЦпСаАв/СаАв
Образец
Образец
Образец
Образцы
3.2. Широкозонные напряженные сверхрешетки с минимальным разрывом зоны
проводимости
Образец
Образец
Образец
Образец
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Введение
Введение
Пучки поляризованных по спину электронов (ПЭ) находят широкое применение в различных областях физики [1], например в физике высоких энергий и при исследовании магнетизма поверхностей и тонких пленок. В физике высоких энергий источники поляризованных электронов (ИПЭ) интенсивно используются для исследования зависящей от спина структуры адронов [2,3], для изучения параметров слабого взаимодействия и нейтральных токов [4]. Так в SLAC (Stanford Linear accelerator, Stanford, USA) источник поляризованных электронов на основе напряженного GaAs фотокатода используется для измерения лево-правой асимметрии в рассеянии поляризованных электронов на пучке неполяризованных позитронов.
Эффективные ИПЭ чрезвычайно важны для экспериментов в области ядерной физики и физики элементарных частиц, проводимых на ускорителях электронов высокой энергии. Большинство ныне действующих ускорителей, таких как: MAMI (Mainz Microtron, Mainz, Gennany), SLAC или CEBAF (Thomas Jefferson National Laboratory, Newport News, USA) работают с пучками поляризованных электронов. Это же планируется для ускорителей ELSA (Electron Stretcher Accelerator, Boim, Germany), ELFE (Electron Laboratory For Europe), CLIC (Compact Linear Collider) и NLC (Next Linear Collider).
Эффективность работы ускорителей возрастает квадратично с увеличением степени поляризации пучка. Поэтому, если оптимизация параметров фотокатодов приведет к увеличению поляризации со стандартного на сегодняшний момент значения около 75% до 90%, то продуктивность их работы может быть почти удвоена. Однако не только величину поляризации следует принимать во внимание при оптимизации параметров фотокатодов. Необходимо также учесть другие характеристики, такие как: хороший квантовый выход в точке максимума поляризации, стабильность параметров получаемого пучка, возможность многократной активации катода и большое время жизни. Еще одним важным фактором
Эмиссия поляризованных электронов из тонких напряженных пленок
Основным недостатком данной структуры является наличие А1, который легко окисляется, а образовавшийся слой окисла не удаляется с помощью стандартной процедуры очистки. Предотвратить нежелательное окисление возможно нанесением тонкого (около 50 А) слоя ОаАв на поверхность катода [27,28].
Аз-защитный слой 6=0,02 мкм
(А1о.зОао.7 )о,85ІПо. 15Аб с1=уаг
Р=ЗЮ18сш'3 (Мй) Ее=1,51эВ
Alo.3Gao.7As Р=3-1018ст‘3(Мй) Буферный слой й=0,5 мкм Ег=2,36 эВ
Alo.3Gao.7As (1=1,5 мкм
Подложка ОаАь (100)
Рисунок 1.13. Структура образцов А1Са1пА$/АЮаАз.
Одновременно с результатами для структуры ЬтПаАз/СаАз в работе [12] сообщалось о получении высокой степени поляризации Р=86±6% электронов, эмитируемых из напряженного слоя ваАв, выращенного на подложке Оа|_хАзРх. Здесь возможно плавно менять ширину запрещенной зоны и постоянную решетки СаьхАвРх, варьируя содержание фосфора в соединении.
Ниже в таблице 1.2 приведены значения ширины запрещенной зоны сдвига отщепленной подзоны Д, постоянной решетки, коэффициентов для формул (1.4.4-1.4.6) в зависимости от доли фосфора х.
Подробно структуры ОаАзцхРх/ОаАзьуРу исследованы работе [36]. Основные параметры исследовавшихся образцов, максимальные значения поляризации и энергетическое положение пика поляризации приведены в таблице 1.3.