Введение к работе
Актуальность темы. Изучение энергетических спектров и кинетических явлений составляет одну из фунта-ментальных проблем физики твердого тела. За последние 30 лет развитие современной технологии полупроводников, например, с использованием молекулярно-лучевой и МОС-гидридной эпитаксии, сделало возможным создание полупроводниковых структур малых размеров, сравнимых с длиной волны де Бройля (двумерных квантовых ям, одномерных квантовых нитей, нульмерных квантовых точек). Исследование таких структур открывает новые перспективы научного и прикладного характера, связанные с возможностью направленного изменения их свойств. Такие структуры, в частности, весьма перспективны для создания новых элементов для микро-, нано- и оптоэлектроники (светодиодов, инжекцион-ных лазеров и т.д.). Значительное число работ посвящено теоретическому и экспериментальному исследованию энергетического спектра и оптических свойств низкоразмерных структур, связанных с влиянием квантового ограничения на состояния делокализованных носителей. В то же время работ, посвященных изучению примесных состояний и переходов между ними, сравнительно мало. Вопрос о влиянии квантового ограничения на прыжковые процессы в литературе практически не обсудился.
Известно, что одна из особенностей состояний электронов, локализованных на примесях в двумерной квантовой яме, состоит в том, что как энергии локализованных электронных состояний, так и радиусы локализации могут зависеть от положения примеси в яме в условиях, когда ширина ямы L
достаточно мала (сравнима с радиусом локализации о электрона на примесных центрах). Это связано с модификацией электронных состояний из-за близости к границам ямы. Соответственно, наряду с обычным уширением примесной зоны за счет случайного поля, имеется дополнительное ее уширение, связанное со сдвигами энергий этих состояний, зависящими от случайной координаты центров, определяющей их положение относительно границ ямы (уширение, связанное с "позиционным" беспорядком).
Ясно, что размытие примесной зоны, может оказывать влияние на электронные процессы, обусловленные переходами с участием примесных состояний. Так, в спектрах оптического поглощения может возникать структура, связанная с переходами из валентной зоны на примесные уровни. Температурная зависимость прыжковой проводимости на постоянном токе, обусловленная туннелированием электронов между локализованными состояниями на примесях в узкой квантовой яме, вообще говоря, также может изменяться при наличии указанного выше размытия. В диссертации рассмотрено влияние позиционного беспорядка на прыжковый перенос по локализованным состояниям примесей в квантовых ямах.
Цель диссертации состояла в изучении температурной и частотной зависимости прыжковой проводимости и возможностей управления характеристиками прыжкового переноса.
Основные задачи работы:
-
Рассмотрение зависимости параметров локализованных состояний от ширины ямы (при заданном положении примеси) и от положения примеси.
-
Нахождение волновых функций электронных состояний
для двухпримесных центрах в квантовой яме и вычисление вероятностей перехода между примесными центрами, определяющих прыжковую проводимость.
3. Изучение температурной зависимости прыжковой проводимости на постоянном токе и частотной зависимости проводимости на переменном токе в квантовой яме. Обсуждение влияния размерного квантования на температурную и частотную зависимости проводимости.
Научная новизна работы. В работе впервые
-
Изучена прыжковая проводимость на постоянном токе, связанная с переходами между примесными состояниями в квантовой яме. Получена температурная зависимость проводимости при низких температурах. Найдена зависимость прыжковой проводимости от ширины ямы и от степени компенсации.
-
Изучена зависимость проводимости на постоянном токе от поперечного электрического поля, приложенного к структуре. Показано, что поперечное поле может приводить к уменьшению прыжковой проводимости вдоль квантовой ямы.
-
Рассмотрена прыжковая проводимость на переменном токе, связанная с переходами между примесными состояниями в квантовой яме. Найдена частотная зависимость проводимости при низких температурах, ее анизотропия и зависимость от ширины ямы и от степени компенсации.
-
Проанализировано влияние поперечного постоянного электрического поля на прыжковую проводимость на переменном токе. Показано, что поперечное поле может приводить к существенному уменьшению поперечной проводимо-
сти на переменном токе.
Практическая ценность. Установленные в работе особенности прыжковой проводимости могут быть использованы для контролируемого изменения кинетических характеристик, обусловленных размерными эффектами.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в двух научных работах, перечень которых приведен в конце автореферат.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, заключения, содержит 76 страниц текста и 17 рисунков. Библиография включает в себя 39 названий.
