Эмиссия поляризованных электронов из низкоразмерных полупроводниковых структур

• Автор: Оскотский, Борис Давидович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1 Введение
1.1 Генерация поляризованных электронов
1.2 Содержание диссертации
2 Диффузионная модель эмиссии
2.1 Спектральные характеристики фотоэмитеров
2.1.1 Квантовый выход
2.1.2 Поляризация эмитированных электронов
2.2 Приближение тонкого слоя
2.3 Результаты
2.4 Край поглощения в напря&ен'нПіІ.'фІЮях высоколегиро-
• Л'-*
ванных полупроводников
2.5 Заключение
3 Поляризованная люминесценция напряженных слоев фотокатодов
3.1 Введение
3.2 Методика измерений и экспериментальные результаты
3.3 Спектральные зависимости поляризованной люминесценции и фотоэмисиии
3.4 Обсуждение результатов, параметры флуктуационно-
го потенциала
3.5 Заключение
4 Поверхностный потенциал эмиттеров с отрицательным электронным сродством
4.1 Введение
4.2 Моделирование поверхности эмиттера методом Монте-
Карло
4.3 Программа моделирования
4.4 Результаты моделирования

4.4.1 Динамика приповерхностного изгиба зон. Коэффициент прилипания
4.4.2 Плотность поверхностных состояний
4.4.3 Технология процессов активировации поверхности
4.4.4 Моделирование поверхностного потенциала
4.4.5 Корреляционная функция
4.4.6 Функция распределения поверхностного потенциала
4.4.7 Уровень протекания
4.4.8 Влияние спейсера
4.5 Кинетика фотоэмиссии
4.6 Заключение
5 Влияние смешивания зон на дырочный транспорт вдоль оси полупроводниковой сверхрешетки
5.1 Введение
5.2 Зонный спектр сверхрешетки
5.2.1 Анализ зонного спектра
5.3 Подвижность тяжелых дырок
5.3.1 Невырожденный случай
5.3.2 Вырожденный случай
5.4 Выводы
5.5 Обсуждение
5.6 Заключение
6 Заключение

1 Введение
В последнее десятилетие явление оптической ориентации электронных спинов (создание ориентированных по спину носителей при поглощении циркулярно поляризованного света) в полупроводниках стало основой для изготовления легко управляемых источников сильно поляризованных электронов.
Пучки поляризованных электронов, получаемые при оптической ориентации йаАз, находят применение в самых различных областях современной физики: атомной и молекулярной физике, физике конденсированного состояния, ядерной физике и физике элементарных частиц.
Широта применения источников поляризованных электронов предъявляет особые требования к их качеству. Несмотря на то, что само явление оптической ориентации изучено достаточно подробно, однозначного понимания процессов, специфических для электронной эмиссии, на сегодня нет. Это относится, прежде всего, к свойствам приповерхностной области эмиттеров поляризованных электронов и процессам активации поверхности до состояния с отрицательным электронным сродством. Решение проблем, имеющихся в этой области, поможет разработать эффективные методы повышения характеристик производимых эмиттеров и контроля их качества. Этим определяется актуальность темы диссертационной работы.
В настоящей работе рассмотрены следующие задачи, актуальные для физики эмиттеров поляризованных электронов:
1. Теоретическое описание экспериментальных спектров квантового выхода и спектра поляризации электронной фотоэмиссии из полупроводниковых гетероструктур с напряженным полупроводниковым слоем: ОаАв на СаАвР. Изучение влияния различных параметров фотокатодов на их спектры с целью оптимизации катодных структур;
2. Теоретическое исследование экспериментальных спектров

3 Поляризованная люминесценция напряженных слоев фотокатодов
3.1 Введение
Сильное легирование полупроводников приводит к возникновению хвостов локализованных состояний внутри запрещенной зоны и проявляется как в кинетике, резко уменьшая вклад в подвижность носителей, находящихся ниже порога подвижности, так и в спектрах оптического поглощения и люминесцендии, вследствие (1) сужения запрещенной зоны, (2) размытия краев зон и (3) изменения оптических матричных элементов перехода [19].
В оптических спектрах перечисленные эффекты легирования оказываются трудно отделимыми, что приводит к неоднозначности в интерпретации экспериментальных результатов. В р-легированных материалах дополнительные трудности в интерпретации и анализе спектров связаны со сложной структурой валентной зоны и акцепторных состояний.
Новые возможности для исследования эффектов легирования возникают в напряженных слоях с расщепленной валентной зоной [33,
22] при изучении оптической ориентации носителей.
Как отмечалось выше, в соответствии с симметрией состояний валентной зоны, при оптическом возбуждении циркулярно поляризованным светом электронов из подзоны тяжелых дырок вблизи края поглощения, степень поляризации возбужденных электронов оказывается близкой к Р=1 (т.е. среднее значение проекции электронного спина на направление внешней нормали к поверхности пленки, противоположное направлению момента возбуждающего фотона, равно Бг = 1/2). При возбуждении из подзоны легких дырок создаются электроны с противоположным направлением спина.
При достаточно большой концентрации дырок краевое поглощение из подзоны тяжелых дырок сдвинуто вследствие эффекта Мосса-Бурштейна так, что вблизи края становятся существенными пере-