Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Оптические переходы между уровнями Ландау в висмуте и полупроводниковых сплавах висмут-сурьма при Т=80°К Бровко, Сергей Владиславович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Бровко, Сергей Владиславович. Оптические переходы между уровнями Ландау в висмуте и полупроводниковых сплавах висмут-сурьма при Т=80°К : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07 / Рос. пед. ун-т.- Санкт-Петербург, 1996.- 17 с.: ил. РГБ ОД, 9 97-5/1301-X

Введение к работе

Актуальность исследования. Полуметаллы и узкозонные полупроводники системы висмут-сурьма являются модельными материалами при экспериментальном исследовании многих фундаментальных проблем физики твердого тела. Принципиальным для них является сочетание малости характерных энергий в спектре электронов с большими значениями подвижности носителей, циклотронной энергии, коэффициентом магнитосопротивления и др. Ширина запрещенной зоны в этих материалах меняется от нуля (бесщелевое состояние) до нескольких десятков миллиэлектронвольт, что закономерно обусловливает малость эффективных масс электронов m~10-mo и вместе с этим значительную непараболичность энергетических зон. Такое сложное сочетание свойств приводит к чрезвычайной чувствительности зонных параметров к внешним факторам, какими являются состав сплава и легирование, внешние магнитные поля, давление, температура. Причем во многих случаях внешние факторы могут приводить к радикальным изменениям свойств материала.

Малые эффективные массы и высокие подвижности носителей заряда делают полуметаллы очень чувствительными к воздействию внешних магнитных полей. Относительно легко достижимыми оказываются предел классически сильных магнитных полей (В<0.1 Тл) и ультраквантовый предел (В>1 Тл). Поэтому магнитные поля оказываются весьма эффективными при исследовании электронных свойств полуметаллов, в частности, закономерностей квантования энергетического спектра в магнитном поле с учетом сильной анизотропии изоэнергетических поверхностей и неквадратичности энергетического спектра носителей заряда. Именно на висмуте были открыты многие гальванотермомагнитные эффекты, резонансные и осцилляцион-ные эффекты. Важнейшей особенностью является возможность наблюдения квантовых магнитооптических эффектов в кристаллах сплавов висмут-сурьма и легированных кристаллах. Из-за исключительно малых значений компонент эффективной циклотронной массы неравенство шст >1 (т - время релаксации электронов за счет столкновений) выполняется в широком диапазоне значений магнитных полей, а также в широкой области температур, вплоть до комнатных. Получение информации о закономерностях квантовых оптических переходов в кристаллах твердых тел в таких условиях представляет собой важную задачу для исследования энергетического спектра носителей заряда в широкой области изменения внешних па-

раметров и описания на этой основе комплекса физических явлений в кристаллах полуметаллов.

Немаловажными являются интересы практического применения полуметаллов и узкозонных полупроводников системы висмут-сурьма в качестве высокоэффективных термоэлектрических преобразователей и, в перспективе, материалов для инфракрасной спектроскопии.

Целью представленного исследования является экспериментальное изучение магнитооптических ИК-спектров оптически анизотропных монокристаллов висмута и полупроводниковых сплавов висмут-сурьма, легированных акцепторными примесями олова при различных ориентациях волнового вектора электромагнитной волны и магнитного поля относительно кристаллографических направлений, концентрациях сурьмы, степени легирования и использование полученных результатов для исследования энергетического спектра носителей заряда в L-точке зоны Бриллюэна.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

  1. Освоить экспериментальный метод исследования магнито-оптичесих спектров, создать на его основе измерительную информационную систему. Разработать соответствующее программное обеспечение.

  2. Отработать методику приготовления образцов из монокристаллов висмута и сплавов висмут-сурьма.

  3. Получить магнитооптические спектры висмута и сплавов висмут-сурьма в магнитных полях до 20 Тл при Т=80К.

  4. Установить природу особенностей, наблюдаемых в магнитооптических спектрах висмута и сплавов висмут-сурьма.

  5. На основе экспериментальных данных сделать вывод об адекватности известных моделей энергетического спектра при описании наблюдаемых особенностей.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

  1. Обнаружены особенности магнитооптического спектра висмута, связанные с максимальными циклотронными массами электронов при направления магнитного поля ВІ ІСг-

  2. Получены магнитооптические спектры полупроводниковых сплавов Bii-xSbx (0.12<Х<0.20) р-типа при Т=80К.

  1. Установлено, что наблюдаемые в магнитооптическом спектре сплавов висмут-сурьма резонансные особенности обусловлены межзонными и внутризонными переходами на уровнях Ландау.

  2. Определен параметр Q11Q33 для полупроводниковых сплавов Bii-xSb* (0.12<Х<0.20) р-типа при Т=80К.

Основные защищаемые положения:

  1. Созданная цифровая измерительная система позволяет получать детальную информацию о форме линии магнитооптического спектра висмута и полупроводниковых сплавов висмут-сурьма.

  2. Магнитооптический спектр висмута при ориентации магнитного поля в направлении, перпендикулярном направлению вытя-нутости электронного квазиэллипсоида в L-точке зоны Бриллюэна, имеет осцилляционные особенности, обусловленные межзонными переходами между уровнями Ландау валентной зоны и зоны проводимости электронов с максимальными циклотронными массами.

  3. Для полупроводниковых сплавов Bii-xSbx р-типа межзонные переходы с уровней Ландау п*0 описываются моделью Лэкса при условии зависимости параметра Qii-Q33 0T концентрации сурьмы.

  4. Высокополевые особенности магнитооптических спектров висмута и полупроводниковых сплавов висмут-сурьма удовлетворительно описываются моделью Макклюра и Чоя во втором порядке

Іс р -теории возмущений как межзонные и внутризонные переходы с участием уровней Ландау п=0.

Практическая значимость заключается в возможности создания в инфракрасной области спектра активных волноводов управляемых импульсным магнитным полем, в повышении эффективности термоэлектрических преобразователей.

По результатам работы получен грант "Быстродействующий магнитооптический анализатор ИК-спектра" №ГР-69 от 20.01.96. (Конкурс грантов по фундаментальным исследованиям в области приборостроения Государственного комитета РФ по высшему образованию).

Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались на Межвузовских научных конференциях в г. Липецке в 1992, 1995, 1996 г.г.; на научных семинарах кафедры общей и экспериментальной физики РГПУ им. А.И.Герцена в 1994-1996 г.г.; на IV семинаре ФТИ им. Иоффе в 1995г..

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 работ

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 149 страниц, из них 91 страница машинописного текста, 52 рисунка, 7 таблиц. Список литературы содержит 94 наименования.