Введение к работе
Актуальность темы. Расчету зонной структуры полупроводниковых материалов посвящено большое число работ и существует достаточно большое количество методов расчета зонной структуры простых полупроводниковых веществ и полупроводниковых соединений. Сюда можно отнести метод сильной связи, метод ортогональный плоских волн, метод псевдопотенциала и др. Но все эти методы основаны на том, что представляет собой потенциал кристаллической решетки в виде периодического потенциала, т.е. предполагает наличие дальнего порядка в полупроводниковых веществах. Кроме того, за последнее время буквально несколько лет тому назад были открыты новые структурные образования углерода, которые в литературе носят название фуллеренов. Это образования большого числа атомов углерода, от 20 до 70 и более, которые образуют определенную симметричную форму и для расчета энергетической структуры этих веществ , существующие методы расчета неприменимы. Поэтому возникла необходимость развития нового метода расчета зонной структуры, а именно тензорного метода расчета, где мы рассматриваем энергетическую структуру различных молекулярных образований исходя из соображений симметрии. Кроме выше перечисленного недостатка периодического потенциала, существующие мегоды расчета имеют много приближений, исходя из феноменологического рассмотрения различных потенциалов и поэтому эта предположения ограничивают применение этих методов расчета для других материалов. Тензорный метод расчета основан целиком на симметрии того молекулярного образования, который мы рассматриваем, что позволяет нам рассчитывать энергетическую структуру практически любого молекулярного образования с различным количеством атомов практически одинаковым образом.
Целью работы является создание нового метода расчета зонной структуры молекулярных образований любой конфигурации и с различным количеством атомов. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
построение структурной диаграммы молекулярного образования;
составление тензора взаимодействия различных молекулярных образований;
подбор параметров взаимодействия для расчета тензора из экспериментальных данных.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработан тензорный метод расчета применительно к различной сложности молекулярным образованиям С, Si, Ge, Sn,
решены задачи параметризации тензоров, задачи вычислительных методов расчета и классификации энергетических структур, задачи в разработке методики построения матриц для сложных молекулярных образований, типа фуллеренов.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
A+:
впервые рассчшины структуры энергетических зон всех известных фуллеренов;
мы можем сриіііішііш. энергетические сфуктуры различных крненшш-ческих образований одного и і ого же вещества, что позволит получить объяснение природы изменения кристаллических структур, которые находятся в том или ином образовании, можем анализировать как связаны энергетические структуры со свойствами кластеров и предсказывать энергетические структуры тех или иных образований.
Реализация результатов работы. По результатам работы был создан пакет программ для расчета энергетической структуры различных полупроводниковых веществ со структурой алмаза или вюриита , графитовых структур , а также фуллеренов включающих до 70 атомов углерода.
Положения, выносимые на защиту;
реализация тензорного метода расчета энергетической структуры полупроводников и диэлектриков;
методы построения матриц взаимодействия между большим количеством атомов в кристаллической структуре различной симметрии;
параметризация тензоров взаимодействия для получения экспериментально определяемой структуры энергетических уровней;
вопросы связи симметрии макромолекулярных образований с их энергетической структурой.
Апробация работы. По результатам работы был создан учебный комплекс на кафедре ФТЭМК для выполнения курсовых и дипломных работ. Основные положения и выводы диссертации докладывались и обсуждались на международной конференции, посвященной фуллеренам "Фуллерены и атомные кластеры 95" (Санкт-Петербург, 1995), Международной конференции по электромеханике и электротехнологии (Крым, 96).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем 189 страниц, в том числе 25 таблиц, 86 рисунков . Список литературы включает 91 название.
