Трансформация электронных и колебательных состояний нанокристаллов в зонные состояния объемных полупроводниковых материалов группы II - VI

• Автор: Микушев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ЧАСТЬ I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
§1 Электронные состояния нанокристаллов
Приближение слабого конфайнмента (р —> °°)
Приближение сильного конфайнмента (р —> 0)
Приближение промежуточного конфайнмента 2 <р <'
§2 Колебательные состояния нанокристаллов
Модель упругого континуума
Низкоразмерные эффекты в колебательных спектрах
Модель механического континуума
Модель диэлектрического континуума
§3 Постановка задачи
ЧАСТЬ II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 47 ;

§1 Объекты исследования
§2 Спектроскопические исследования комбиционного рассеяния света,
поглощения и люминесценции
§3 Рассеяние Ми. Определение размеров нанокристаллов в образцах 58 )
§4. Спектры поглощения нанокристаллов СсГГе, Ссйе в диапазоне размеров,
соответствующих промежуточному конфайменту
Спектры поглощения нанокристаллов СсГГе в диапазоне размеров,
соответствующих промежуточному конфайменту
Спектры поглощения нанокристаллов Cd.Se в области размеров,
соответствующих промежуточному конфайменту
§5 Спектры люминесценции нанокристаллов СсШе
ЧАСТЬ III. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ НАНОКРИСТАЛЛОВ
§1 Структура вюрцита, сфалерита. Правила отбора. Спектры КР

§ 2 Расчеты колебательных спектров нанообразований
Задачи, которые предполагалось решить в работе:
Результаты и выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы в физике полупроводников появилось новое направление — физика наноструктур. Уменьшение размеров кристалла хотя бы в одном направлении до размеров, сравнимых с длиной волны де Бройля для электронов, приводит к квантованию движения частиц в этом направлении. На этих масштабах появляются новые закономерности и свойства кристаллов.
Особый интерес в последние годы вызывают исследования нульмерных полупроводниковых структур - квантовых точек (КТ). Размерные эффекты в КТ важны как с точки зрения фундаментальных исследований, так и в связи с возможностями их применения в оптоэлектронике, аналитической химии и т.д. Это связано с тем, что спектральные свойства систем, содержащих бинарные нанокристаллы соединений групп II-VI (Cd.Se, СйТе, Сйв и др.), определяются не только химическим составом, но и, в гораздо большей степени, пространственными размерами оптически активных областей. Нанокристаллы, диспергированные в стеклянных матрицах, широко используются в качестве модельных объектов для изучения квантово-размерных эффектов в полупроводниковых нульмерных системах. Прозрачность стеклянной матрицы в широком диапазоне длин световых волн, от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной области спектра, дает богатые возможности для экспериментального исследования нанокристаллов методами оптической спектроскопии. Гибкость технологии синтеза нанокристаллов позволяет получать в стекле кристаллиты различных полупроводниковых соединений, направленно варьировать размеры нанокристаллов, менять их кристаллическую модификацию и химический состав. Поэтому полупроводниковые квантовые точки на основе соединений А2В6, и, в частности, Ссйе, в диэлектрических матрицах являются перспективными материалами современной оптоэлектроники, в частности, для создания эффективных светоизлучателей, диодов и лазеров с высокой квантовой эффективностью и рекордно малыми плотностями накачки. Поэтому поиск путей получения КТ на основе Сй8е,

зависящий от соотношений продольной и поперечной скорости звука в полупроводнике.
Низкоразмерные эффекты в колебательных спектрах
В области фундаментальных колебаний проявление низкоразмерных эффектов также известно. Эффект фононного конфайнмента может проявляться как в смещении, так и асимметричном уширении линии фундаментальной моды в зависимости от размеров нанообразований. Небольшой объем кристаллической структуры приводит к ярко выраженному квантованию колебательных состояний в зоне Бриллюэна, а малость нанообразований является фактором, приводящим к нарушению правил отбора по квазиимпульсу. Поэтому для широкозонного решеточного колебания возможно экспериментально наблюдение отдельных колебательных мод.
Для трактовки этих эффектов используется как феноменологический, так и микроскопический подход к проблеме, в котором колебательные свойства системы рассматриваются на основе уравнений движения отдельных атомов, составляющих систему, а также их взаимодействие с электрическими полями. Интерес вызывают колебания в области фундаментальной моды не только с /с=0, но с А ^0, так как это позволяет изучить трансформацию энергетической картины при различных ограничениях по размеру нанокристалла.
Теория пространственного ограничения фононов в низкоразмерных системах основана на априорном задании некоторого вида пространственного затухания волновой функции фонона в ограниченном кристалле.
При рассмотрении колебаний в нанокристаллических структурах обычно используются макроскопические модели, основное различие между которыми лежит в толковании граничных условий, наложенных на механические смещения атомов на границах раздела кристалла и матрицы (на интерфейсах). Существует модель механического континуума [27], которая удовлетворяет условиям нулевых атомных смещений на границах раздела. В этом случае возникают колебательные моды, локализованные в объеме нанокристалла