Фазовые переходы, оптическая бистабильность и образование сверхструктур в полупроводниках Пайерлсовского типа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Семенов Александр Леонидович

).

I

ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ, ОПТИЧЕСКАЯ БИСТАБИЛЬНОСТЬ И ОБРАЗОВАНИЕ СВЕРХСТРУКТУР В ПОЛУПРОВОДНИКАХ ПАЙЕРЛСОВСКОГО ТИПА

Специальность: 01.04.10 - Физика полупроводников

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени докторафизико-математических наук

Ульяновск-2003

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего прфессионального образования Ульяновском государственном университете

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

член-корр. АН Татарстана, профессор С.В.Булярский

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор A.B. Дмитриев

Ведущая организация: Институт радиотехники и электроники

РАН, г. Москва

Защита состоится ^¡^о^л. 2003 г. в / О часов на заседании

диссертационного совета ДМ 212.278.01 при Ульяновском государственном университете по адресу: Набережная р. Свияги, ауд. 701

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного университета

Автореферат разослан « ^ » ^-о^Д_2003 г.

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 432700, Ульяновск, ул. Л.Толсгого, д.42, УлГУ, научная часть

Ученый секретарь

доктор физико-математических наук, профессор ЛА.Шелепин доктор физико-математических наук, профессор С.В.Червон

диссертационного совета

В.Б.Тулвинский

£=>оЗ-Й 8/>22.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Из эксперимента известен целый ряд материалов, электронные свойства которых могут быть описаны в рамках модели Пайер-лса и ее различных модификаций. Среди наиболее изученных отметим комплексы платины со смешанной валентностью (типа КгР^СМ^Вго.зз-ЗНгО), голубые бронзы К0.3М0О3 и Ш)о.зМоОз, ТаБ3, ТаБез, , №)8е3, (ЛЬве^т^!, (МЬ8е4)21, (ТаБе^, У02 , оксидные ванадиевые бронзы и родственные им материалы, искусственно создаваемые пайерлсовские системы в виде монослоев и отдельных цепочек атомов на подложке, полимеры, другие органические и неорганические соединения. Данные вещества и комплексы атомов находят широкое применение в микроэлектронике и оптоэлектронике для создания различных приборов, в частности, переключающих устройств, элементов памяти и т.д.

Несмотря на большую важность изучения свойств материалов с пайерлсов-ской неустойчивостью с точки зрения как прикладной, так и фундаментальной науки и интенсивные исследования в этой области, полное понимание и математическое описание физических процессов, протекающих в данных соединениях, далеки от завершения. В связи с этим актуальной является задача теоретического исследования свойств модели Пайерлса с целью ее использования для описания с единых позиций большой совокупности имеющихся экспериментальных данных и предсказания новых, ранее не наблюдавшихся в эксперименте явлений.

Цель диссертационной работы заключается в развитии теории системы Пайерлса и применении полученных результатов для объяснения ряда экспериментов. В соответствии с данной целью решаются следующие задачи: 1 .Разрабатывается микроскопическая теория динамики пайерлсовского полупроводника в световом поле. В рамках развитой теории описывается фотоиндуцированный фазовый переход полутфотоэ^ж^щщ^О^^^окиси 4 ванадия. библиотека

С Петербург у }

оэ у-?

2.Строигся теория безрезонаторной оптической бистабильности электронного типа в пайерлсовских полупроводниках и других полупроводниках с перестраиваемым электронным спектром. Развитая теория используется для описания бистабильности в С<38 и аморфном Се82.

3.Разрабатывается теория образования сверхструктур с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны а) в пайерлсовском полупроводнике под действием светового поля, б) в низкотемпературной фазе системы Пайерлса со средним числом внешних электронов на атом, незначительно отличающимся от единицы, в) в пленке двуокиси ванадия на подложке вблизи критической точки фазового перехода металл-полупроводник.

4. Строится модель структурного фазового перехода и перехода металл-полупроводник пайерлсовского типа с учетом кубичного энгармонизма межатомного взаимодействия, нелинейной зависимости интеграла перекрытия электронных волновых функций соседних атомов от межатомного расстояния и несферичности этих волновых функций. На основе полученных теоретических результатов объясняется появление зигзагообразной формы у цепочек атомов ванадия при переходе двуокиси ванадия в полупроводниковую фазу и влияние на критическую температуру фазового перехода металл-полупроводник внешнего электростатического поля, примесей, замещающих атомы ванадия в кристаллической решетке, а также одноосного давления, направленного вдоль главной кристаллографической оси С.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:

1.Построена микроскопическая теория динамики пайерлсовского полупроводника в световом поле с учетом процессов фононной релаксации, в рамках которой описан фотоиндуцированный фазовый переход полупроводник-металл в двуокиси ванадия и предсказано явление пикосекундных осцилляции в отклике системы на световой импульс.

2.Предложен электронный механизм и на его основе построена теория без-резонаторной оптической бистабильности в полупроводнике пайерлсовского типа

3.Построена микроскопическая теория фотоиндуцированной сверхструктуры с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра пайерлсовского полупроводника. Рассчитаны критическая температура формирования, критическая концентрация электронно-дырочных пар, пространственный период и глубина модуляции этой сверхструктуры.

4.На основе предложенной микроскопической теории предсказано явление образования термодинамически равновесной сверхструктуры с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны в пайерлсовском материале с числом р внешних электронов на каждом атоме пайерлсовской цепочки, незначительно отличающимся от единицы.

5.Предложен .деформационный механизм и на его основе построена теория образования гетероструктуры чередующихся металлической и полупроводниковой фаз в монокристаллических пленках двуокиси ванадия на подложке вблизи критической точки термодинамически равновесного фазового перехода металл-полупроводник.

6.Построена модель термодинамически равновесного фазового перехода металл-полупроводник, учитывающая нелинейность зависимости интеграла перекрытия элекгроннных волновых функций соседних атомов от межатомного расстояния, несферичность электронных волновых функций и кубичный энгармонизм межатомного взаимодействия. В рамках модели исследовано влияние примесей замещения и одноосного давления на критическую температуру фазового перехода металл-полупроводник в двуокиси ванадия.

Научная и практическая ценность результатов.

1.На основе построенной теории динамики пайерлсовского полупроводника в световом поле дана интерпретация экспериментальных данных по фото-индуцированному фазовому переходу полупроводник-металл при облучении пленки двуокиси ванадия на подложке мощным лазерным импульсом. Полу-

ченные результаты могут быть использованы, в частности, при конструировании зеркальных переключателей и других устройств квантовой электроники.

2.Рассмотренное впервые явление фотоиндуцированного фазового перехода и безрезонаторной оптической бистабильности в квазиодномерных пайер-лсовских полупроводниках представляет интерес для оптоэлектроники, в частности, при создании оптических элементов памяти.

3.Предложенные в диссертации теории образования фотоинАудированной и термодинамически равновесной сверхструктур могут служить основой для проведения направленных экспериментов по модификации поверхности лазерным и другими внешними воздействиями для целей микро- и нанотехноло-гии.

4.Построенная модель термодинамически равновесного фазового перехода металл-полупроводник, учитывающая нелинейность зависимости интеграла перекрытий электроннных волновых функций соссдккх атомов от межатомного расстояния, несферичность этих волновых функций и кубичный энгармонизм межатомного взаимодействия, позволяет объяснить ряд экспериментальных данных по двуокиси ванадия: образование зигзагообразной формы у пайерлсовских атомных цепочек при переходе в низкотемпературную полупроводниковую фазу и сдвиг критической температуры фазового перехода при легировании пайерлсовского материала различными примесями замещения, а также под действием электростатического поля или одноосного давления. Данная модель представляет интерес, в частности, для материаловедения.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1.Пайерлсовский полупроводник в световом поле со специально подобранной спектральной плотностью может находиться в двух различных устойчивых состояниях динамического равновесия (бистабильность).

2.При включении светового поля с интенсивностью I, превышающей некоторое критическое значение 1с, имеет место фотоиндуцированный фазовый переход пайерлсовского полупроводника в металлическое состояние с характерным временем, обратная величина которого линейно зависит от интенсив-

ности I. При I < 1с полупроводниковая фаза остается устойчивой, однако в системе возможно появление осцилляций и образование фотоиндуцированной сверхструктуры с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра

З.Пайерлсовский полупроводник, на каждом атоме которого находится число р электронов, незначительно отличающееся от единицы (0 < | р-11 « 1), переходит в неоднородное состояние с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра.

-♦.Образование гетероструктуры чередующихся металлической и полупроводниковой фаз в монокристаллических пленках двуокиси на подложке вблизи критической точки термодинамически равновесного фазового перехода металл-полупроводник происходит по деформационному механизму и может быть объяснено в рамках развитой в настоящей работе теории.

5. У чет кубичного энгармонизма межатомного взаимодействия, нелинейности зависимости интеграла перекрытия электронных волновых функций соседних атомов от межатомного расстояния и несферичности этих волновых функций позволяет более адекватно описать фазовый переход металл-полупроводник в двуокиси ванадия, в частности, объяснить образование зигзагообразной формы у пайерлсовских атомных цепочек при переходе в полупроводниковое состояние, а также сдвиг критической температуры фазового перехода под влиянием электростатического поля и направленного вдоль главной кристаллографической оси одноосного давления.

Апробация работы. Результаты, полученные в диссертации, докладывались на 12-ой Европейской кристаллографической конференции (Москва, 1989), на Московских общегородских семинарах по физике поверхности полупроводников (1988, 1990, руководитель семинара - проф. В.Ф.Киселев), на Ломоносовских чтениях Московского университета (1990), на Международных конференциях "Оптика полупроводников" (Ульяновск, 1998, 2000), на школе-семинаре "Актуальные проблемы физической и функциональной электроники" (Ульяновск, 1998), на Международной

конференции "Физические процессы в неупорядоченных полупроводниковых структурах" (Ульяновск, 1999), на Международных конференциях "Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов" (Ульяновск, 1998, 1999, 2001), на Международных конференциях "Оптика, оптоэлекгроника и технологии" (Ульяновск, 2001, 2002), на научных семинарах в УлГУ, МГУ и ИРЭ РАН (Москва, 2003).

Личный вклад автора. Все результаты диссертации получены автором самостоятельно. В постановке задач и обсуждении результатов глав 5 и 6 принимали участие профессора МГУ В.И.Емельянов и Н.Л.Левшин. Другие соавторы совместных публикаций проводили численные расчеты, результаты которых не включены в настоящую диссертацию.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 43 печатных работы, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 206 страницах, иллюстрируется 8 рисунками и состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 219 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 диссертации посвящена исследованию динамики пайерлсовского полупроводника в световом поле.

Рассматриваемая нами система Пайерлса представляет собой цепочку атомов, на каждом из которых находится по одном}' внешнему электрону. Координата Xj >го атома в цепочке определяется соотношением

^ =.)Го+у-со8(7д) ; (1.1)

где г0 - среднее межатомное расстояние, Я - эффективный радиус атомной волновой функции электрона, ^ - приведенная амплитуда статической (фрели-ховской) фононной моды. В электронном спектре системы имеется запрещенная зона, ширина которой в пропорциональна При температурах Т,

меньших некоторого критического значения Тс, устойчивым является состояние с §¿0 (пайерлсовский полупроводник).

Для описания эволюции электронной подсистемы используется уравнение Лиувилля для матрицы плотности р электронной подсистемы

= [He + V,p] . (1.2)

где

Не = Bj J+1 (aja j+1 + aj+jaj) j

- гамильтониан электронной подсистемы в приближении сильной связи; аД a¡

- операторы рождения и уничтожения электрона на j -ом атоме;

Bj,j+i -expí-jx^-xJ/R) (1.4)

- интеграл перекрытия электронных волновых функций V,(r) и 4Vi (?) соответственно j-ro и j+1-го атомов;

V = -dÉ(t) = -d|Éw exp(-i©t)l(a (1.5)

- оператор взаимодействия электронной подсистемы со световым полем, записаный в дипольном приближении; Ёш - фурье-компонента напряженности электрического поля;

3=Z^jjWv+0.6) j

- оператор дипольного момента;

djj+i^-eívK^ñM^dr (1.7)

- матричный элемент оператора дипольного момента для переходов электрона между j-м и j+1-м атомами; е - заряд электрона.

Для описания эволюции приведенной амплитуды % фрелиховской фононной моды (см. (1.1)) и однозначно связанной с ней ширины запрещенной зоны е электронного спектра используется уравнение Лагранжа

Л 64 ^

(1.8)

где

_.ш(х:Г

(1.9)

- функция Лагранжа; ш - масса атома;

(1.10)

- обобщенная диссипативная сила; тр - характерное время фононной релаксации;

, щ , N5 — соответственно свободная энергия электронной подсистемы, квазиуровень Ферми и число электронов в валентной зоне (]=1) и зоне проводимости (]=2); кв - постоянная Больцмана; е^ - электронный спектр системы; Рс -энергия межатомного взаимодействия без учета ковал ентной составляющей, обусловленной внешними электронами. Рс описывается феноменологически посредством разложения в ряд Тейлора по § с точностью до квадратичного члена (гармоническое приближение):

Здесь А - коэффициент при квадратичном члене разложения.

Из уравнений (1.2), (1.8) получены основные уравнения динамики пайер-лсовского полупроводника в световом поле:

(1.11)

Гв=А§2/2 .

(1-12)

где n - концентрация электронно-дырочных пар; I - интенсивность светового поля, действующего на атомы пайерлсовского полупроводника; с - скорость света в вакууме; es - диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала; 4 - матричный элемент оператора дипольного момента для прямых межзонных переходов электрона с квазиволновым числом к; ц. - квазиуровень Ферми зоны проводимости; g(x) - нормированная на единицу функция, характеризующая форму спектра светового поля; ©0 - центральная частота спектра светового поля; По - термодинамически равновесная концентрация электронно-дырочных пар в отсутствие светового поля; т - время межзонной электронной релаксации; N - концентрация атомов. Суммирование по к = -я/2 + 2tcs/N, s=l,2,..,N/2 идет в пределах первой зоны Бриллюэна.

Уравнения (1.13), (1.14) совместно с условием электронейгральности

образуют замкнутую систему для нахождения концентрации электронно-дырочных пар п, приведенной амплитуды фрелиховской фононной моды % и квазиуровня Ферми ц зоны проводимости. Анализ системы (1.13)-(1.15) проведен для случая, когда интенсивность Щ) светового поля имеет вид функции включения:

Получены приближенные аналитические зависимости п(1) и на начальном и конечном этапах эволюции системы. Схематические графики зависимостей ширины запрещенной зоны электронного спектра пайерлсовского полупроводника г=4Ъ5Ъ§ ( Ь - интеграл перекрытая электронных волновых функций соседних атомов в цепочке с эквидистантно расположенными атомами) и концентрации электронно-дырочных пар п от времени 1 показаны на рис. 1.1.

(1.16)

При ступенькообразном включении светового поля отклонение параметров системы от начальных значений на начальном этапе эволюции описывается экспоненциальным законом с характерным обратным временем развития процесса 1/т0, линейно зависящим от интенсивности светового поля I:

1 Л2©0+16яИ02т

~ =-П—Т-, (1.17)

т0 й ю0т£0

где <1о - матричный элемент оператора дипольного момента для прямых межзонных переходов в центре зоны Бриллюэна (к=0), - приведенная амплитуда фрелиховской фононной моды в отсутствие облучения.

Рис. 1.1. Зависимости ширины запрещенной зоны электронного спектра 8=4ЬзЬс и концентрации электронно-дырочных пар п от времени t для интенсивносгей светового поля I: I < I] (кривая 1), Ь < I < 1о (кривая 2), I > 1с (кривая 3), где I] и 1с - пороговые значения интенсивности

Как видно из рис. 1.1, при приближении к новому положению равновесия возможны три качественно различных режима поведения е и п. При малых I (I < Ю имеет место чисто релаксационный апериодический процесс. При промежуточных значениях I (II < I < 1с) наблюдаются затухающие осцилляции е и п около нового полупроводникового стационарного состояния с меньшей шириной запрещенной зоны. При I > 1с стационарное полупроводниковое состояние с е ф 0 отс\тствует. При этом система переходит в металлическую фазу, и

медленная (с характерным временем т ~ 10"ис) межзонная релаксация электронов становится быстрой (с характерным временем те ~10"14 с) внутризонной релаксацией. Если температура образца повышается выше критической температуры Те термодинамически равновесного фазового перехода металл-полупроводник, то металлическая фаза оказывается устойчивой. В противном случае вопрос об устойчивости металлического состояния требует дополнительного анализа с учетом отклонения распределения электронов по энергиям внутри зоны проводимости от квазифермиевского и в настоящей работе не рассматривается.

Численные оценки проведены для двуокиси ванадия. Они дают: частота осцилляций е и п ©(10 = 0, ю(1с) = 3-10"12 с"1; коэффициент затухания осцилля-ций уаО = 3-Ю'12 с1, у(1с) = 0; критическая интенсивность светового поля I,. « 10® Вт/см2; для интенсивности I = 7-108 Вт/см2 характерное время перехода в металлическую фазу т0 = 1.6> 10'" с. Полученное теоретическое значение т0 близко к экспериментально измеренному времени т0 * 10'12 с фото индуцированного фазового перехода полупроводник-металл в пленке двуокиси ванадия [1].

В главе 2 диссертации проведено теоретическое исследование фотоинду-цированного фазового перехода и безрезонаторной оптической бистабильно-сти в полупроводниках пайерлсовского типа и других полупроводниках с перестраиваемым электронным спектром.

Фотоиндуцированный фазовый переход в системе с перестраиваемым электронным спектром представляет собой скачкообразное изменение ширины запрещенной зоны электронного спектра и концентрации электронов в зоне проводимости полупроводника, когда интенсивность падающего излучения достигает критического значения. При этом скачкообразно меняются оптические свойства вещества В окрестности фазового перехода в системе наблюдается безрезонаторная оптическая бистабильность при нарастающем поглощении.

Фотоиндуцированный фазовый переход и безрезонаторная оптическая бистабильность электронного типа обусловлены появлением положительной обратной связи. При облучении полупроводника световым полем происходит рост концентрации электронно-дырочных пар, и благодаря перестройке электронного спектра увеличивается коэффициент оптического поглощения. Это в свою очередь ведет к дальнейшему нарастанию концентрации электронно-дырочных пар. Возникающая таким образом положительная обратная связь снижает устойчивость системы. В случае же, когда она становится достаточно сильной, устойчивость теряется и происходит скачкообразный переход в новое состояние равновесия (фазовый переход).

Анализ уравнений (1.13)-(1.15) проводился для стационарного режима при лоренцевой форме спектра оптического излучения:

, . Аш g(<n-a>0)= 2 . ,-^27 ; (2.1)

7t(ZMU +(VJ~U)0J) J

где До - полуширина спектра Центральная частота со0 спектра предполагалась несколько меньшей частоты е0 / h , соответствующей нижнему краю оптического поглощения пайерлсовского полупроводника в отсутствие облучения: О < е0 -ю0й «<о0Й . (2.2)

Получена связь интенсивности светового поля I с шириной запрещенной зоны электронного спектра е:

z(x)Afi)3/2

1 4«! Х/2 ' (2'3)

где

, (2.4)

V хо)

х = (в/Й-са0)/Д© (2.5) - безразмерная отстройка частоты нижнего края оптического поглощения от центральной частоты ю0 спектра светового поля,

х0 = (е0 / h - ш0 )/ До (2.6)

- отстройка х в отсутствие светового поля.

При выполнении условия

б0/Й-со0 >1.55Доэ (2.7)

зависимость I(s) (2.3) неоднозначна Схематический график этой зависимости приведен на рис.2.1. Участок 1-2 кривой неустойчив. При увеличении интенсивности I светового поля точка на графике движется по кривой 0->4->1—»3, при уменьшении - по кривой 3-»2—>4—>0. При ингенсивностях светового поля Ie(I2, Ii) система может находиться в двух состояниях динамического равновесия с различными значениями ширины запрещенной зоны е электронного спектра

Рис.2.1. Зависимость ширины запрещенной зоны г электронного спектра пайерлсовского полупроводника от интенсивности I светового поля

Численные оценки для двуокиси ванадия при Аш « 1013 с'1, со0* 1015 с"1, Хо = 1.6 дают: интенсивность облучения, необходимая для наблюдения биста-бильносги, 11~1(/ Вт/см2; скачок ширины запрещенной зоны электронного спектра при переключении между состояниями с различными коэффициентами поглощения Де « 10"2 эВ; ширина области бистабильносги по интенсивности Д11 = 1х-12» 0.4-105 Вт/см2.

При размытии нижнего края оптического поглощения вследствие неупорядоченности комбинированная плотность электронных состояний v(m,n) для прямых межзонных переходов вблизи этого края приближенно описывается формулой

v(<o,nR у° (2.8)

1 + ехр(х )

где v0 - комбинированная плотность электронных состояний v(co,n) в глубине разрешенной зоны,

x = x(o,n)=a(oL-Рп-со), (2.9)

а - коэффициент, характеризующий размытие нижнего края оптического поглощения, ©L - частота нижнего края оптического поглощения в отсутствие облучения, р - коэффициент красного сдвига частоты нижнего края оптического поглощения при увеличении концентрации п электронно-дырочных пар.

В приближении (2.8), как показал проведенный нами анализ, связь интенсивности светового поля I с концентрацией электронно-дырочных пар п описывается приближенной формулой

I = ftx0z(xQ)

'о где

z(x) = l + a1x + a2x2+а3х3, (2.11)

х0=а(шь-рп-со0), (2.12)

aj - коэффициенты разложения, зависящие от параметров полупроводника и формы спектра светового поля.

Схематический график зависимости 1(п) (2.10) для различных значений центральной частоты спектра светового поля ю0 показан на рис.2.2. При частоте а>о= , существенно меньшей частоты oL нижнего края оптического поглощения, имеет место насыщение оптических переходов (кривая I). При частотах го0 = сощ, cdiv > ©l происходят оптические переходы в глубину зоны

7tdoiapV0 • <2Л0>

проводимости (кривые Ш, IV). Близость зависимостей п(1) к линейной в этом случае является следствием модельного допущения (2.8) v(m > <aL, n) да v0. При частотах <э0 = юп, удовлетворяющих условию

-(pftv0 -l)ln( pfcv0-1)-аДю , (2.13)

зависимость I(n) неоднозначна (кривая П). и возможно явление безрезонатор-ной оптической бистабильности.

Рис.2.2. Зависимость концентрации п неравновесных электронов в зоне проводимости от интенсивности I светового поля с несущей частотой (3 = 1, IV,

®1 (гаН Частота ю0 = юп удовлетворяет критерию существования биста-

бильности (2.13)

Численные оценки были проведены для полупроводников СёБ и аморфного ОеБг, механизм перестройки электронного спектра которых не является пайерлсовским. Однако формула (2.8) вблизи частоты нижнего края оптического поглощения хорошо описывает их комбинированную плотность электронных состояний и, следовательно, соотношение (2.10) остается в силе.

Численные оценки для Сей (¿о2 * 10'39 СГС, х « 10"9 с, р « 10'5 см3/с, а * 10'12 с, у0 « 1023 эВ^см'3) дают I) ~ 10е Вт/см2, что согласуется с экспериментом [2].

Результаты численных оценок для аморфного Ое82 (<1о2» Ю'39 СГС, т ~ 10"3 с, р « 10'5 см3/с , а » 1015 с, у0 « 1023 эВ_1см"3) и соответствущие им экспериментальные данные [3] приведены в таблице; где гаь - частота светового поля, при превышении которой оптическая бистабильность не наблюдается; 1ь - минимальная интенсивность светового поля, требуемая для наблюдения оптической бистабильности; ДМ^ , у, (11/13)0т - соответственно ширина области бистабильности, коэффициент оптического поглощения, отношение интенсивно стей светового поля на выходе образца до и после переключения при отстройке Ыссц. - ©о) = 0.29 еУ.

Таблица. Данные по безрезонаторной оптической бистабильности в аморфном ОеЭг

Величина А(Шь-Йь) АМь У 1ь

Теория 0.25эВ 0.22 10 см"1 2.0 100 Вт/см2

Эксперимент 0.16ч-0.29эВ 0.20 10 см"1 2.1 60 Вт/смг

Таким образом, фотоиндуцированный фазовый переход и безрезонаторная оптическая бистабильность в полупроводниках с перестраиваемым электронным спектром наблюдаются при выполнении определенных условий (критериев существования), накладывающих ограничение на частоту оз0 и полуширину оптического спектра Ага светового поля сверху. Уширение оптического спектра падающего излучения (увеличение полуширины Да) ухудшает возможность наблюдения критических особенностей системы: критерий существования по чкетоте а>о становится более жестким, а размеры петли гистерезиса уменьшаются.

Глава 3 диссертации посвящена построению микроскопической теории образования фотоиндуцированной сверхструктуры с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра пайерлсовского

полупроводника В основе теории лежит обобщенный на случай неравновесных систем механизм низкотемпературной неустойчивости кристаллической решетки по отношению к статическим искажениям с волновым вектором когда электронный спектр системы е(к) удовлетворяет условию нестинга

Е(к)=-е(к+с{) (3.1)

для всех к вблизи поверхности Ферми и некоторого фиксированного лежащего на поверхности Ферми. В полупроводниковой фазе системы Пайерлса при больших уровнях возбуждения неравновесных электронно-дырочных пар квазиуровни Ферми валентной зоны и зоны проводимости находятся в соответствующих разрешенных зонах электронного спектра. В силу одномерности системы и симметрии спектра е(к) условие нестинга (3.1) выполняется вблизи каждого квазиуровня, что и ведет к перестройке кристаллической решетки при низких температурах. При этом вблизи квазиуровней Ферми образуются вторичные запрещенные зоны, что в данном случае эквивалентно пространственной модуляции параметра порядка фазового перехода металл-полупроводник и однозначно связанной с ним ширины запрещенной зоны электронного спектра системы.

Рассматривалась цепочка атомов, координата Xj .¡-го атома в которой определяется уравнением

:} = До + ~соэ + Ч сое

(3.2)

Соотношение (3.2) описывает состояние, в котором попарное сближение атомов (1.1) промодулировано с глубиной модуляции С, и волновым числом ко. Электронный спектр системы (3.2), вычисленный с использованием метода канонических преобразований Боголюбова и теории возмущений, имеет вид:

+^(Ек-Еч\/(Ек-Еч)2+4!Нк|2], (3.3)

где

Я = к + к0+тс, (3.4)

Ек = 2Ы§п(со5(к)Х/со5 2 (к)+Л 2 ,

н ~ ФкФк+Цо + к0 > 2) " (1 + ф2к)(1 + ф2к+ко) '

_ сЬ(^) сов(к) - 81§п(соз(к))^со8^(к)+яЪ2 (£) Фк~ й(&)яш(к)

(3.5)

(3.6)

(3.7)

Схематический график зависимости электронного спектра сверхструктуры показан на рисунке 3.1. При С, Ф 0 в точках с квазиволновым числом к = ±к!>2, где

к^яТкоУг, (3.8)

имеются характерные для сверхструкггуры вторичные запрещенные зоны.

Ек

—г— —Я

-я/2

■к,

Рис.3.1. Электронный спектр сверхструктуры

Уравнения динамического равновесия сверхструктуры имеют вид:

+ ^ + =0 > (39)

я.

ъ.

д¥г

(зО

а?

■>1

(3.10)

1 ZT.Ni 4 ' 'Т-^г

где Б) и Рс определяются соотношениями (1.11), (1.12).

Анализ уравнений равновесия (3.9), (3.10) показал, что сверхструктура формируется при температуре Т < Тс и концентрации электронно-дырочных

пар пе(пс, пО . Критическая температура Тс и критические концентрации Пс и П1 подчиняются уравнениям

8квТс

т0

1+

еквТс (тгА4)

32Ь3£0 I N )

= 1,

п„ =-

3*

2К 2квТ^

п, =

1+—Ц—(—1

яе

2Л

3/2

(3.11)

(3.12)

(3.13)

Пространственный период X сверхструкгуры описьшается выражением

27По _ 7П"о

(3.14)

ко ^(ЗяквТпвЬЕ, /Ш)213 -2квТ8^/Ь '

В момент образования при п = Ц; период сверхструктуры X имеет максимальное значение а затем при увеличении п уменьшается. После прохождения светового импульса, когда концентрация п опускается ниже критической (п < Пс), сверхструкгура исчезает.

При температуре Т = 0 фотоиндуцированная сверхструктура существует в полупроводниковой фазе системы Пайерлса при любой концентрации п < пь так как в этом случае п^ = 0. Пространственный период сверхструктуры X при увеличении п убывает от значения Цп = 0) = со до величины Х(п = п^ = А.1 . Параметр С,, модулирующий ширину запрещенной зоны, при Т=0 имеет вид:

-А'

-11 яАк0 сое '(к.'2)1

Г

(3.15)

[ 16Ь№Ь£

При росте п глубина модуляции С, возрастает от значения С, - £(п = 0) = 0 до величины £(п = щ) = С,х.

Ширина запрещенной зоны е электронного спектра пайерлсовского полупроводника со сверхструктурой зависит от координаты х вдоль пайерлсовской цепочки по закону

е = 4ЬзЬ

(3.16)

В предположении, что фотовозбуждение неравновесных электронно-дырочных пар обусловлено электрическим дипольным взаимодействием электронной подсистемы с фотонами, получены выражения для интенсивностей I светового поля, при которых возможно наблюдение фотоиндуцированной сверхструктуры, и проведены численные оценки. Показано, что сверхструктура формируется при значениях интенсивности I е (1с , 10, где ЦТ = 0) = 0 и монотонно растет до значения 1с(Т = Тс) = 1Ь Значение II при изменении Т меняется незначительно (II(Т = 0) = 1х(Т = Тс)). Характерные численные значения параметров сверхструктуры для двуокиси ванадия, по нашим оценкам,

составляют: П1 и 2-1021см "3, Тс« 200 К, ^ « 0.9, А,! ж 100 А. Для температуры

Т=100 К: пс« 1.5-Ю21см а^ « 130 а, 1х« 10! Бт/'см 2,1х -и 2-Ю7 Вт/см 2.

Для экспериментального наблюдения сверхструктуры с целью исключения чрезмерного нагрева системы следует использовать тонкие образцы, помещенные в материал с хорошей теплопроводностью, например, в сверхтекучий гелий.

В главе 4 диссертации построена теория термодинамически равновесной сверхструктуры с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра, которая образуется на поверхности пайерлсовско-го материала под действием внешнего перпендикулярного поверхности электростатического поля.

Под действием электростатического поля происходит перераспределение заряда. В результате число р внешних электронов на каждом атоме пайерлсов-ской цепочки вблизи поверхности становится отличным от единицы:

При этом координата х^ .¡-го атома в цепочке определяется соотношением

0<|р-11 «1 .

(4.1)

^ =Ро +^С08(<В + ф) ,

(4.2)

где

Я = 2кг=я(1+Др) , Ар = р -1, (4.3)

кг - квазиволновое число Ферми, ср - начальная фаза Подставляя (4.3) в (4.2), получаем формулу:

^ = Ко +-уСОз(7ц')соз(лДр|+ф) , (4.4)

которая описывает пространственную модуляцию попарного сближения атомов в цепочке (1.1). Электронный спектр ек сверхструктуры (4.4) вычислен с использованием метода канонических преобразований Боголюбова и теории возмущений:

|2 I |2

6ь -Еь =

8^ — Бъ — Е

где

Еъ =-2Ь

"к,кТч

' I2 1+—вш2 4

Ь^эш

к+ц

соек

к2) I 2)

(4.5)

(4.6)

(4.7)

Рис.4.1. Электронный спектр сверхструктуры

Схематический график электронного спектра (4.5) сверхструктуры показан на рис.4.1. Запрещенные зоны образуются в точках к = ¿к^, где

к1;2=тг(1?|Др|)/2. (4.8)

Критическая температура Тс формирования сверхструктуры вычислялась из уравнений

=о

5.Т

Ъ2

= О

(4.9)

тс

Эти уравнения приближенно дают:

Тс = Т0 ехр

йо

л4

1

+ — 30

Г

Цо Ч^в^о )

где

Цо=2Ь8ш(я | р-11/2) ,

т 2Ь Г. *А" Т0 =— ехрП-

4ЬЫ

(4.10)

(4.11)

(4.12)

- критическая температура фазового перехода металл-полупроводник при р = 1. Из (4.10) видно, что Тс > Т0.

Получена зависимость ширины запрещенной зоны е электронного спектра от координаты х вдоль пайерлсовской атомной цепочки (4.4):

е«4Ь5

соб

яДрх

+<р

(4.13)

Как видно из (4.13). пространственный период сверхструктуры

А. = Го/1 Ар | (4.14)

обратно пропорционален количеству Др избыточных (по сравнению с р = 1) электронов на каждом атоме поверхности.

Численные оценки для двуокиси ванадия при напряженности электрического поля Е * 4-107 В/см дают: I Ар | и 2-Ю"2, период сверхструкгуры X « 1.6-10"® см, Тс-То ® 7 К.

Отметим, что для существования рассмотренного в настоящей работе эффекта образования сверхструктуры в поверхностном слое пайерлсовского материала в области температур Т0 < Т < Тс принципиальное значение имеет тот факт, что Т0 < Тс. Данный результат является следствием учета нелинейных

членов в зависимости интеграла перекрытия электронных волновых функций соседних атомов Вц-ц от межатомного расстояния.

Повышение критической температуры Тс фазового перехода металл-полупроводник на величину АТ » 2К в пленке двуокиси ванадия в коронном разряде обеих полярностей наблюдалось экспериментально [4]. При этом эффективное однородное электростатическое поле, оцененное по штарковскому сдвигу, имело значение Е ~ 107 ч- 108 В/см. Таким образом, данный экспериментальный результат подтверждает, в частности, вывод предлагаемой в настоящей работе теории об увеличении температуры Тс под действием электростатического поля вне зависимости от его полярности.

В главе 5 диссертации предложен деформационный механизм и на его основе построена теория образования геггероструктуры чередующихся металлической и полупроводниковой фаз в монокристаллической пленке двуокиси ванадия на подложке вблизи критической температуры фазового перехода металл-полупроводник Образование сверхрешетки фаз объясняется возникновением в пленке при фазовом переходе металл-полупроводник поля упругих напряжений, которое препятствует росту уже образовавшихся доменов новой фазы.

Для описания фазового перехода металл-полупроводник вычислялась суммарная свободная энергия Р подложки и пленки с учетом упругих деформаций подложки и пленки, свободной энергии электронной и фононной подсистем пленки и поверхностной энергии границ пленка-подложка и металл-полупроводник. Путем нахождения минимума свободной энергии Р определялась ширина а8 образующегося полупроводникового домена.

При переходе в полупроводниковую фазу с понижением температуры Т двуокись ванадия стремится расшириться вдоль кристаллической оси С с коэффициентом расширения

где ЬЕ, Ьщ - длина образца У02 вдоль оси С соответственно в полупроводниковой и металлической фазах. Таким образом, металлическая фаза вблизи границы с полупроводниковым доменом сильно сжата и это сжатие постепенно убывает при удалении от домена Известно, что продольное сжатие понижает критическую температуру фазового перехода металл-полупроводник, то есть стабилизирует металлическую фазу. Поэтому при дальнейшем понижении температуры размер полупроводниковых доменов увеличиваться не может. Вместо этого начинают образовываться новые домены на некотором удалении от уже имеющихся.

Рис.5 1.Схематический график зависимости ширины Ь металлических полосок от температуры Т. В интервале Т] < Т < То существует сверхрешетка металлической и полупроводниковой фаз При Т < Т] образуется однородная полупроводниковая фаза, при Т > То - однородная металлическая фаза. То - Т1 ~ 10 К

Учитывая, что образование нового полупроводникового домена происходит при условии потери устойчивости участка металлической фазы вблизи центра металлического домена (где сжатие минимально), вычислялась зависимость ширины Ь областей металлической фазы от температуры Т. Схематический график зависимости Ь(Т) показан на рис.5.1. Он иллюстрирует следующую картину фазового перехода металл-полупроводник в пленке У02 на подложке при понижении температуры Т. При Т » Т0 появляются отдельные

полупроводниковые домены с размером ^ , расположенные далеко друг от друга. При уменьшении температуры число полупроводниковых доменов растет и расстояние между ними уменьшается. При некоторой температуре Т1 металлическая фаза исчезает, и вся пленка становится полупроводниковой. Фазовый переход происходит в интервале температур между Т] и Т0. При Ое ~ 3 • 10"3 получаем оценку Т0 - Т1 ~ 10 К. Эта картина фазового перехода металл-полупроводник соответствует эксперименту [5].

Глава 6 диссертации посвящена построению модели термодинамически равновесного структурного фазового перехода пайерлсовского типа и происходящего одновременно с ним фазового перехода металл-полупроводник Свободная энергия Р цепочки атомов разбивалась на две составляющие: Р = Ре + Рс. (6.1)

Электронная составляющая РФ вычислялась в рамках микроскопической теории с учетом нелинейной зависимости интеграла перекрытия Бу+1 электронных волновых функций соседних атомов от межатомного расстояния т^ = - Xj и несферичности этих волновых функций:

; (6.2)

где

гш = г0+Кс+(-1У+11^ ; (6.3)

% - параметр попарного сближения атомов; С, - параметр изменения среднего расстояния между ближайшими соседними атомами в цепочке (см. рис. 6.1);

- угол между осью гантелеобразной волновой функции 3(1 состояния электрона .¡-го атома и прямой, соединяющей центры .¡-го и .¡+1-го атомов (см. рис. 6.1); в - целое число.

Второе слагаемое Рс в (6.1) записывается в форме

n-l

f0 = £W(Wi)5

(6.5)

n=l

где W(r) включает в себя все оставшееся межатомное взаимодействие и описывается феноменологически посредством разложения в ряд Тейлора:

W(r) = djb

r-Гр | a2b R 2

izh

. R )

+

a3bf r-r0

(6.6)

где a; - безразмеренный коэффициент разложения при члене i-ro порядка.

Рис.6.1. Схематическое расположение атомов ванадия в двуокиси ванадия в металлической (пустые кружки, находящиеся на одинаковом расстоянии г0 = 2.85/4 Друг от дата) и полупроводниковой (сплошные кружки, расстояния между которыми чередуются:

о о

г, =2.65А, гг =3.12А) фазах. Короткие отрезки, пересекающие сплошные кружки, обозначают оси гантелеобразных волновых функций 3d состояния электрона в атоме

Анализ уравнений термодинамического равновесия

8F

%

проведен с учетом связи

= 0

д¥ 0ç

= 0

Эх

(го+Щ) "И)

(6.7)

(6.8)

накладываемой геометрией задачи. Показано, что при некоторой критической температуре Тс состояние = С, = % = 0 становится неустойчивым, и происходит фазовый переход металл-полупроводник. В электронном спектре системы образуется запрещенная зона шириной

е^гЦехр^-Зх^-ехрЦ-д-Зх!2)), (6.9)

а атомы пайерлсовской цепочки попарно сближаются и смещаются от оси цепочки. Сами атомные цепочки приобретают при этом зигзагообразную форму (см. рис. 6.1).

На основе построенной модели проведена интерпретация экспериментальных данных по фазовому переходу металл-полупроводник и структурному фазовому переходу в двуокиси ванадия. Вычислены утлы между осями гантелеобразных атомных волновых функций 3(1 состояния электрона и прямыми, проходящими через центры ближайших соседних атомов. Полученные численные значения углов % ж 0.03 и XI ® 0.3 (х « хО показывают (см. рис.6.1), что образование комплексов из двух атомов ванадия при переходе в низкотемпературную полупроводниковую фазу происходит не только благодаря попарному сближению атомов ванадия, но также и из-за разворота осей гантелеобразных атомных волновых функций электронов, эффективно увеличивающего изолированность комплекса. Вычисленные в рамках построенной модели значения ширины запрещенной зоны е « 0.56 эВ и параметров разложения а2 « 4 и а3 * -20 согласуются с результатами, полученными из эксперимента по У02 [6] (в = 0.6 эВ, а2 ~ 5 и а3 ~ -10).

В рамках построенной модели вычислен коэффициент сдвига критической температуры фазового перехода сТс/5х в материалах УьхМх02 (М = №), Мо, W, А1, Сг, Бе, Оа). Коэффициент сдвига, обусловленный изменением электронного спектра при легировании (электронный механизм сдвига Тс), найден с использованием одноузельного приближения Косгера-Слэтера:

квТ„ , (1_81бПЕ1) _

да

-Т0

1п

16Ь2

(6.10)

2Ье

Здесь Т0 = Тс(х=0) - критическая температура фазового перехода металл-полупроводник в беспримесной двуокиси ванадия, 81 - матричный элемент оператора возмущения Нх, связанного с введением примесного атома М в узел в, в узельном представлении:

<•^> = 6x6^. (6.11)

Коэффициент сдвига сТУЭх, обусловленный изменением среднего межатомного расстояния г0 и объема элементарной ячейки Уо (деформационный механизм сдвига Тс), оценивался по формуле

ат„

дк

дТс дБ, дг0 оТс др ду0

_ ^ с

-+

(6.12)

м 58с дг0 дк др дч0 дк Численная оценка по формуле (6.12) для двуокиси ванадия дает: (дTJдx)isS «50 К. Численная оценка по формуле (6.10) показывает, что примеси N1), Мо, \У (б! > 0) снижают Те с одинаковым коэффициентом

5Т„

дк

=-1260 К

(6.13)

Примеси А1, Сг, Бе, ва (е! < 0) изменяют Тс с коэффициентом, зависящим от вида примеси и превышающим аналогичную величину (6.13) для группы примесей ИЬ, Мо,

Найдено выражение для коэффициента сдвига критической темпе-

ратуры фазового перехода металл-полупроводник Т0 под действием одноосного, направленного вдоль кристаллической оси С давления 8С:

ЗТС _ Тсг0

Е11

1 + 1п

(6.14)

где Е - модуль Юнга материала вдоль оси С.

Полученные с использованием формул (6.10), (6.12), (6.14) численые оценки коэффициентов = -1200 К и дTJдSc = -1.М0'9 К-см2/дин для двуокиси ванадия согласуются с имеющимися экспериментальными данными [6] (дТ^ = -1200 К, Этс/аэ,, = - 1.2-Ю* К-см2/дин).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1.Построена микроскопическая теория динамики пайерлсовского полупроводника в световом поле, внешними параметрами в которой являются интенсивность и частотный спектр падающего излучения. Получены уравнения, описывающие эволюцию ширины запрещенной зоны электронного спектра и концентрации электронно-дырочных пар при облучении полупроводника световым импульсом. Показана возможность и определены условия появления релаксационных и осцилляторных режимов поведения системы. Найдена зависимость характерного времени перехода полупроводника в новое состояние от интенсивности импульса прямоугольной формы. На основе полученных результатов проведена интерпретация эксперимента по фотоивдуцированному фазовому переходу полупроводник-металл в двуокиси ванадия.

2.Построена микроскопическая теория безрезонаторной оптической биста-бильности при нарастающем поглощении в пайерлсовском полупроводнике при его облучении квазимонохроматическим случайным световым полем, центральная частота спектра которого меньше частоты нижнего края оптического перехода или частоты, соответствующей особой точке Ван Хова в комбинированной плотности электронных состояний для прямых межзонных переходов. Получены зависимости ширины запрещенной зоны электронного спектра системы и концентрации электронно-дырочных пар от интенсивности и центральной частоты спектра светового поля. Определены условия возникновения оптической бистабильности. Проведено обобщение развитой теории на случай полупроводников с размытым нижним краем оптического поглощения, который испытывает красный сдвиг при увеличении концентрации неравновесных электронно-дырочных пар. Показано, что увеличение размытия нижнего края оптического поглощения и уширение спектра падающего излучения увеличивают пороговое значение интенсивности светового поля, выше которого может наблюдаться безрезонаторная оптическая бистабильносгь. На основе полученных результатов проведена интерпретация экспериментов по оптической бистабильности в сульфиде кадмия и аморфном дисульфиде германия.

3.Построена микроскопическая теория образования фотоиндуцированной сверхструктуры с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра пайерлсовского полупроводника вблизи критической точки фотоиндуцированного фазового перехода полупроводник-металл. Получены зависимости периода сверхструктуры и глубины модуляции ширины запрещенной зоны от интенсивности светового поля и температуры. Определены условия возникновения и возможности экспериментального наблюдения данной сверхструктуры.

4.Предложен электронный механизм и на его основе построена микроскопическая теория образования термодинамически равновесной сверхструктуры с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра системы Пайерлса. Вычислены глубина модуляции и пространственный период данной сверхструктуры. Показано, что сверхструктура может формироваться на поверхности пайерлссвскогс материала под действием внешнего электростатического поля. Полученный теоретический результат по сдвигу критической температуры фазового перехода металл-полупроводник в электростатическом поле находится в согласии с экспериментальными данными для пленкок двуокиси ванадия в коронном разряде обеих полярностей.

5.Предложен деформационный механизм и на его основе построена теория образования гетероструктуры чередующихся металлической и полупроводниковой фаз вблизи критической точки фазового перехода металл-полупроводник в пленках двуокиси ванадия на подложке. Результаты теории согласуются с имеющимися экспериментальными данными.

6.Построена микроскопическая модель структурного фазового перехода и происходящего одновременно с ним фазового перехода металл-полупроводник пайерлсовского типа с учетом кубичного энгармонизма межатомного взаимодействия, несферичности волновых функций электронов в атоме и нелинейной зависимости интеграла перекрытия электронных волновых функций соседних атомов от межатомного расстояния. На основе построенной модели проведена интерпретация экспериментальных данных по фазо-

вому переход^' металл-полухфоводник в двуокиси ванадия. В частности, объяснено появление зигзагообразной формы у цепочек атомов ванадия при переходе двуокиси ванадия в полупроводниковую фазу и снижение критической температуры фазового перехода под действием одноосного, направленного вдоль кристаллической оси С давления. Предложена теория, объясняющая влияние на критическую температуру фазового перехода металл-полупроводник в двуокиси ванадия различных примесей, замещающих атомы ванадия в кристаллической решетке.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бугаев А.А., Гудялис В.В., Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А. П Письма в ЖЭТФ. 1981. Т.34. №8. С.452-455.

2. Гиббс X. Оптическая бистабильность. Управление светом с помощью света М.: Мир, 1988. С.110.

3. Любин В.М.,Тихомиров В.К. // Письма в ЖЭТФ. 1992. Т.55, №1, С.25-28.

4. Емельянов В.И., Левшин Н.Л., Поройков С.Ю., Семенов А.Д // Веста Моск. Ун-та. Сер. 3, физика, астрономия. 1991. Т.32. №1. С.63-74.

5. Валиев К.А., Мокеров В.Г., Сарайкин В.В., Петрова А.Г. // ФТТ. 1977. Т. 19. № 9. С. 1537-1544.

6. Бутаев А.А., Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А. Фазовый переход металл-полупроводник и его применение. Л.: Наука, 1979.183 с.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Емельянов В.И., Левшин Н.Л., Семенов А.Д Деформационный механизм сдвига критической температуры фазового перехода металл-полупроводник в пленке VO2 при адсорбции // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 3, физика, астрогомия. 1988. Т.29. № 6. С.98-1

)0<ЗС. национальная БИБЛИОТЕКА С.Петербург 03 Я» акт t

2. Емельянов В.И., Левшин Н.Л., Семенов А.Л. Модель фононного ангар-монизма в теории фазового перехода металл-полупроводник в VO2 // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 3. физика, асгрогомия. 1989. Т.ЗО. № 5. С.52-56.

3. Емельянов В.И., Левшин Н.Л., Семенов А.Л. Сдвиг температуры фазового перехода металл-полупроводник за счет примесей и дефектов // ФТТ.

1989. Т.31. № 10. С.261-264.

4. Emeljanov V.l., Levshin N.L., Semenov AL. Phonon angarmonic model in the theory of metal-semiconductor phase transition in V02 and the critical temperature shift under the external influence // Twelfth European crystallographic meeting. Moscow. 1989. V.l. P. 185.

5. Емельянов В.И., Семенов А.Я Образование сверхрешетки фаз при равновесном фазовом переходе металл-полупроводник в монокристатличе-ских пленках // Деп. в ВИНИТИ АН СССР от 21 мая 1990 г. №2754-В90.

1990. 11 с.

6. Емельянов В.И., Семенов А.Л Образование сверхрешетки фаз при равновесном фазовом переходе метатл-полупроводник в монокристаллических пленках VO2 // ФТТ. 1990. Т.32. № 10. С.3083-3088.

7. Емельянов В.И., Левшин НЛ., Семенов А.Л. Влияние примесей замещения на температуру фазового перехода металл-полупроводник // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 3, физика, асгрогомия. 1990. Т.31. № 5. С.99-101.

8. Емельянов В.И., Левшин Н.Л., Поройков С.Ю., Семенов А.Л Влияние локальных возмущений на фазовый переход полупроводник-металл // Вестн. Моск. Ун-та Сер. 3, физика, асгрогомия. 1991. Т.32. № 1. С.63-74.

9. Семенов А.Л. Влияние легирования на температуру фазового перехода металл-полупроводник//ФТТ. 1994. Т.36. № 7. С.1974-1977.

10. Семенов А.Л., Сухов C.B. Критическая температура фазового перехода металл-полупроводник в системе с примесями замещения // Известия ВУЗов. Физика 1996. № 9. С.120-121.

11. Крайнов Д.Ю., Семенов А.Л. Оптическая бистабильность в системах с сильным электрон-фононным взаимодействием // Труды молодых ученых УлГУ. Ульяновск. 19%. С.22-23.

12. Семенов А.Л. Система Пайерлса в световом поле // ЖЭТФ. 1997. Т.111. №4. С. 1398-1409.

13. Семенов А.Л. Двухпараметрическая модель фазового перехода металл-полупроводник в квазиодномерной системе // ФТТ. 1997. Т.39. № 5. С.925-928.

14. Семенов А.Л. Фотоиндуцированный фазовый переход в системе с перестраиваемым электронным спектром// ЖЭТФ. 1997. Т.111. № 6. С.2147-2157.

15. Семенов А.Л. Лазерно-индуцированная неустойчивость полупроводниковой фазы двуокиси ванадия // Тр. меж. конф. «Оптика полупроводников». Ульяновск. 1998. С.77.

16. Семенов А.Л., Солодовникова E.H. Гетерофазная структура в пленке двуокиси ванадия // Тр. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов». Ульяновск. 1998. С.37.

17. Семенов А.Л. Оптическая бистабильность в аморфном дисульфиде германия // Тр. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов». Ульяновск. 1998. С.45.

18. Семенов А.Л. О фазовых переходах в цепочке атомов // Тезисы докладов школы-семинара «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники». Ульяновск. 1998. С.34.

19. Семенов А. Л. Фото индуцированная неустойчивость и фазовый переход полупроводник-металл в системе Пайерлса // ФТТ. 1998. Т.40. № 11. С.2113-2118.

20. Семенов А.Л. Фотоиндуцированный фазовый переход в системе Пайерлса// ЖЭТФ. 1998. Т. 114. № 4 (10). С.1407-1420.

21. Семенов А.Л., Солодовникова E.H. Образование сверхрешетки фаз в пленках двуокиси ванадия в окресности точки фазового перехода // Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск. 1998. № 2 (5). С.67-71.

22. Семенов А.Л. Фотоиндуцированная сверхструктура в низкотемпературной фазе системы Пайерлса// ЖЭТФ. 1999. Т.115. № 4. С.1297-1314.

23. Семенов А.Л., Елисеева C.B. Пайерлсовский фазовый переход в системе атомов, взаимодействующих с обобщенным потенциалом Морзе // Тр. 2-й меж. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов». Ульяновск. 1999. С.55.

24. Семенов А.Л. Фазовый переход металл-полупроводник в системе с неупорядоченно расположенными примесными атомами // Тр. меж. конф. «Физические процессы в неупорядоченных полупроводниковых структурах». Ульяновск. УлГУ. 1999. С.23.

25. Елисеева C.B., Семенов А.Л. Влияние вида потенциала межатомного взаимодействия на фазовый переход металл-полупроводник пайерлсов-ского типа // Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск. 1999. № 2 (7), С.70-76.

26. Семенов А.Л. Динамика системы Пайерлса в световом поле // ЖЭТФ.

1999. Т.116. № 6 (12). С.2154-2175.

27. Семенов А.Л.,Солодовникова Е.Н.0 температурной зависимости периода гетероструктуры вблизи точки фазового перехода металл-полупроводник в пленке двуокиси ванадия // ФТГ. 2000. Т.42. № 1. С. 170-171.

28. Елисеева C.B., Семенов А.Л. Температурная зависимость нижнего края оптического поглощения полупроводника с пайерлсовской неустойчивостью // Тр. меж. конф. «Оптика полупроводников». Ульяновск. 2000.С.53.

29. Семенов А.Л. Фотоиндуцированная сверхструктура в пайерлсовском полупроводнике // Тр. меж. конф. «Оптика полупроводников». Ульяновск.

2000. С. 172.

30. Семенов А.Л. Индуцированная постоянным электрическим полем гете-рофазная структура на поверхности пайерлсовского металла // ФТТ. 2000. Т.42. № 6. С.1125-1128.

31. Семенов А. Л. О влиянии кубичного энгармонизма межатомного взаимодействия на низкотемпературную фазу системы Пайерлса // ЖЭТФ. 2000. Т.117. № 6. С.1175-1180.

32. Семенов А.Л. Учет несферичности атомных волновых функций электрона в теории структурного фазового перехода пайерлсовского типа // ФТТ. 2000. Т.42. № 10. С.1842-1847.

33. Елисеева C.B., Семенов А.Л. Структурный фазовый переход пайерлсовского типа в цепочке атомов с кубичным энгармонизмом // Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск. 2000. № 1 (8). С.25-29.

34. Елисеева C.B., Семенов А.Л. Влияние энгармонизма четвертого порядка кг фазовый переход металл-полупроводник в одномерной системе атомов // Труды молодых ученых УлГУ. Ульяновск 2000. С.11-12.

35. Семенов А.Л., Шарапов М.Ш. Влияние центральной частоты светового поля на безрезонаторную оптическую бистабильность в системе Пайерлса // Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск 2000. № 2 (9). С. 18-20.

36. Семенов А. Л., Шарапов М.Ш. Частотный гистерезис в системе Пайерлса И Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск 2000. № 2 (9). С.21-23.

37. Елисеева C.B., Семенов А.Л. Двухпараметрическая модель фазового перехода металл-полупроводник в одномерной системе атомов // Известия ВУЗов. Физика. 2001. № 1. С.34-37.

38. Семенов А.Л. Динамика фотоиндуцированных изменений электронного спектра пайерлсовского полупроводника // Тр. меж. конф. «Оптика, опто-электроника и технологии». Ульяновск. 2001. С.90.

39. Семенов А.Л., Шарапов М.Ш. Безрезонаторная оптическая бистабиль-ность в квазиодномерных полупроводниках пайерлсовского типа // Квантовая электроника 2001. Т.31. № 10. С.921-925.

40. Шарапов М.Ш., Семенов АЛ. Безрезонаторная оптическая бистабиль-ность в квазиодномерных пайерлсовских полупроводниках // Тр. 4-й меж. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов». Ульяновск. 2001. С.83.

41. Семенов А.Л. Периодическая сверхструктура с пространственно модули-рованой шириной запрещенной зоны электронного спектра в сопряженном полимере, интеркалированном водородом или галогенами // Тр. меж. конф. «Оптика, оптоэлектроника и технологии». Ульяновск. 2002. С.67.

42. Шарапов М.Ш., Семенов А.Л. Температурная зависимость параметров фазового перехода полупроводник-металл в системе Пайерлса // Тр. меж. конф. «Оптика, оптоэлектроника и технологии)1. Ульяновск. 2002. С. 152.

43. Семенов А.Л., Шарапов М.Ш. Бистабильность оптического поглощения в квазиодномерных пайерлсовских полупроводниках // Оптика и спектроскопия. 2002. Т. 92. № 6. С.967-970.

Подписано в печать 6.05.2003. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ №37/^/

Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории оперативной полиграфии Ульяновского государственного университета 432970, г. Ульяновск, ул. Л.Толстого, 42

zfïz i-e 922

Введение.

Глава 1. Динамика ширины запрещенной зоны электронного спектра и концентрации электронно-дырочных пар пайерлсовского полупроводника в световом поле.

1.1 .Гамильтониан и электронный спектр системы.

1.2. Оператор дипольного момента.

1.3.Динамическое уравнение для параметра порядка термодинамически неравновесной системы Пайерлса.

1.4. Выражение для обобщенной диссипативной силы, характеризующей релаксацию приведенной амплитуды фрелиховской фононной моды £ благодаря фонон-фононному и фонон-электроиному взаимодействиям.

1.5.Вывод кинетического уравнения для концентрации электронно-дырочных пар пайерлсовского полупроводника, взаимодействующего с излучением.

1.6.Уравнение динамики для параметра порядка фазового перехода металл-полупроводник и кинетическое уравнение для концентрации электронно-дырочных пар п пайерлсовского полупроводника при возбуждении электронно-дырочных пар в глубину зоны проводимости монохроматическим световым полем.

1.7.Стационарное устойчивое решение уравнений для приведенной амплитуды фрелиховской фононной моды £ и концентрации электронно-дырочных пар п.

1.8.Поведение параметров и п пайерлсовского полупроводника на начальном этапе эволюции при сгупенькообразном включении светового поля.

1.9.Поведение параметров £ и п пайерлсовского полупроводника на конечном этапе эволюции при сгупенькообразном включении светового поля.

1.10. Обсуждение возможности экспериментальной проверки полученных теоретических результатов и сравнение развитой теории с имеющимся экспериментом по фотоиндуцированному фазовому переходу полупро-водник-мегалл в пленке двуокиси ванадия на подложке.

1.11 .Заключительные замечания.

Глава 2. Фотоиндуцированный фазовый переход и безрезонаторная оптическая бистабильность в полупроводниках с перестраиваемым электронным спектром.

2.1.Основные уравнения для приведенной амплитуды фрелиховской фононной моды и концентрации электронно-дырочных пар п пайерлсовского полупроводника в стационарном режиме.

2.2.Уравнение, связывающее концентрацию электронно-дырочных пар п и ширину запрещенной зоны е электронного спектра системы.

2.3.Связь между шириной запрещенной зоны электронного спектра е и интенсивностью светового поля I в случае, когда наиболее вероятная энергия фотонов близка к е.

2.4. Критерий существования и основные характеристики фото индуцированного фазового перехода и безрезонаторной оптической биста-бильности.

2.5.Фотоиндуцированный фазовый переход в монохроматическом световом поле в случае, когда наиболее вероятная энергия фотонов близка к ширине полной пайерлсовской зоны.

2.6.Фотоиндуцированный фазовый переход в световом поле с конечной шириной оптического спектра в случае, когда наиболее вероятная энергия фотонов близка к ширине полной пайерлсовской зоны.

2.7.Связь между интенсивностью светового поля и концентрацией электронов в зоне Проводимости в неупорядоченной системе.

2.8.Критерии существования фото индуцированного фазового перехода в неупорядоченной системе.

2.9.Сравнение теории фотоиндуцированного фазового перехода в полупроводниках с перестраиваемым электронным спектром с экспериментальными даными по сульфиду кадмия и аморфному дисульфиду германия.

2.10. Заключительные замечания.

Глава 3. Фотоиндуцированная сверхструктура с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра пайерлсовского полупроводника.

3.1.Гамильтониан системы.

3.2.Электронный спектр пространственно однородной системы Пайер-лса.

3.3.Электронный спектр пространственно неоднородной системы Пайер-лса.

3.4.Уравнения равновесия для приведенной амплитуды фрелиховской фо-нонной моды \ и параметра модуляции £ ширины запрещенной зоны электронного спектра пайерлсовского полупроводника.

3.5. Образование периодической сверхструктуры при температуре Т=0.

З.б.Образование периодической сверхструктуры при температуре

3.7.Связь между приведенной амплитудой фрелиховской фононной моды £ и интенсивностью I монохроматического светового поля при фотовозбуждении неравновесных электронов в глубину зоны проводимости.

3.8.0бсуждение полученных результатов.

3.^Заключительные замечания.

Глава 4. Индуцированная постоянным электрическим полем термодинамически равновесная сверхструктура с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра.

4.1 .Электронный спектр.

4.2.Поведение параметра порядка фазового перехода металл-полупроводник вблизи критической точки.

4.3.Образование гетеросгруктуры в поверхностном одноатомном слое пайерлсовского материала.

4.4.Численные оценки и обсуждение полученных результатов.

Глава 5. Образование сверхрешетки фаз при равновесном фазовом переходе металл-полупроводник в монокрнсталлических пленках двуокиси ванадия на подложке.

5.1.Свободная энергия системы пленка-подложка.

5.2.0бразование полупроводниковых монодоменов.

5.3.Температурная зависимость пространственного периода сверхрешетки фаз.

В настоящее время известен целый ряд материалов, электронные свойства которых могут быть описаны в рамках модели Пайерлса и ее различных модификаций. Среди наиболее хорошо изученных отметим комплексы платины со смешанной валентностью [1, 2], голубые бронзы К<>3Мо03 [2—11] и КЬ0.3МоО3 [5, 12-14], соли семейства ТСЫО [1,15-18], ТаБз [3, 4, 19-23], ТаБез [4], №>$3 [4], М>5е3 [4, 24 - 28], (КЬЗе4)10/31 [4], (КЪ5е4)21 [4], (Та5е4)21 [7, 29 — 31], \Ю2 [32 — 38], оксидные ванадиевые бронзы и родственные материалы [39 — 42], искусственно создаваемые пайерлсовские системы в виде монослоев и отдельных цепочек атомов на подложке [43 — 46], полимеры [47, 48], другие органические [29, 49 — 58] и неорганические [29, 59 — 68] соединения. Данные вещества и комплексы атомов находят ши — рокое применение в микроэлектронике и оптоэлектронике для создания различных приборов, в частности, переключающих устройств, элементов памяти и т.д. [32, 38, 69].

Несмотря на большую важность изучения свойств материалов с пайерлсовской неустойчивостью с точки зрения как прикладной так и фундаментальной науки и интенсивные иссле — дования в этой области [1 — 69], полное понимание и математическое описание физических процессов, протекающих в данных соединениях, далеко от завершения. Актуальным представляется развитие теории системы Пайерлса с целью ее ис — 7 пользования для объяснения с единых позиций большой совокупности имеющихся экспериментальных данных и предсказания новых ранее не наблюдавшихся в эксперименте явлений. В связи с этим можно выделить три круга вопросов, требующих теоретической разработки:

1.В существующих микроскопических теориях по взаимодействию электромагнитного излучения с пайерлсовскими системами в качестве внешне контролируемого параметра обычно выбирается концентрация п неравновесных фотовозбу — жденных электронно—дырочных пар. Способ создания этой концентрации п либо не конкретизируется либо рассматривается на феноменологическом уровне. Вместе с тем, в эксперименте, как правило, задается интенсивность и частотный спектр внеш — него облучения, что обуславливает необходимость в качестве внешних параметров в теории брать характеристики светового поля, а концентрацию п неравновесных электронно — дырочных пар рассматривать как внутренний параметр системы. Такой подход, как показано в настоящей работе, позволяет не только более адекватно описать имеющиеся экспериментальные данные по фотоиндуцированному фазовому переходу, но и получить принципиально новые теоретические результаты, в частности, предсказать явление безрезонаторной оптической бистабиль — ности при нарастающем поглощении и рассчитать его основные характеристики.

2.Предлагаемые теории формирования фотоиндуцированной сверхструктуры в пайерлсовском полупроводнике являются феноменологическими, поскольку, как правило, опираются на феноменологическое разложение Гинзбурга—Ландау свободной энергии системы в ряд по параметру порядка фазового перехода металл—полупроводник. Представляет интерес построение микроскопической квантовой теории сверхструктуры, основные параметры которой вычисляются из первых принципов. Большую важность представляет поиск условий (критериев существования), при выполнении которых образуются как термодинамически равновесные так и неравновесные сверхструктуры, параметрами которых можно управлять, изменяя силу и другие характеристики внешних воздействий.

3.Большинство имеющихся моделей термодинамически равновесного структурного фазового перехода пайерлсовского типа рассматривают взаимодействие атомов в кристаллической решетке в гармоническом приближении, а зависимость интеграла перекрытия электронных волновых функций соседних атомов от межатомного расстояния предполагают линейной. Вместе с тем, большие смещения атомов при фазовом переходе (например, в двуокиси ванадия смещения атомов составляют около 10 % межатомного расстояния) обуславливают необходимость учета ангармонизма кристаллической решетки и нелинейности зависимости интеграла перекрытия от межатомного расстояния. Данный учет, как показано в настоящей работе, позволяет более адекватно описать ряд имеющихся экспериментальных данных по фазовому переходу металл—полупроводник в двуокиси ванадия, в частности, объяснить образование зигзагообразной формы у пайерлсовских атомных цепочек при фазовом переходе в низкотемпературную полупроводниковую фазу.

К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал по влиянию различных внешних воздействий на соединения с пайерлсовской неустойчивостью. В частности, известно, что в двуокиси ванадия легирование примесями, замещающими атомы. ванадия в кристаллической решетке, сдвигает критическую температуру фазового перехода металл—полупроводник Тс с коэффициентом сдвига, зависящим от вида примеси; адсорбция положительных и отрицательных ионор кислорода из коронного разряда приводит к увеличению критической температуры Тс; а одноосное, направленное вдоль кристаллической оси С, давление 8С снижает Тс. Представляет интерес построение теории, описывающей эти и другие наблюдавшиеся в эксперименте явления, а также указывающей направления поиска новых эффектов, связанных с влиянием внешних воздействий на систему Пайерлса.

Цель диссертационной работы состоит в разработке перечисленных выше теоретических проблем. Основное внимание при этом уделено рассмотрению таких актуальных вопросов как:

1.Построение микроскопической теории, описывающей динамику пайерлсовского полупроводника в световом поле с учетом релаксационных процессов, внешними параметрами в которой являются интенсивность и частотный спектр падающего на образец электромагнитного поля. Исследование с помощью найденных уравнений фотоиндуцированного фазового перехода полупроводник —металл, происходящего по электронному механизму. Объяснение на основе полученных теоретических результатов экспериментальных данных по фазовому переходу полупроводник—металл в двуокиси ванадия под действием короткого мощного лазерного импульса и вычисление зависимости времени фазового перехода от интенсивности светового поля.

2.Построение теории безрезонаторной оптической бистабильности электронного . типа в пайерлсовском полупроводнике при его облучении квазимонохроматическим световым полем с центральной частотой спектра, несколько меньшей нижнего края оптического поглощения либо особой точки Ван—Хова в комбинированной плотности электронных состояний. Определение условий наблюдения оптической бистабильности и получение теоретических зависимостей основных параметров системы от интенсивности и центральной частоты спектра светового поля вблизи и в области бистабильности.

3.Построение теории образования сверхструктур с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра а) в пайерлсовском полупроводнике под действием светового поля вблизи критической точки фотоиндуцированного фазового перехода полупроводник — металл; б) в низкотемпературной фазе системы Пайерлса, заполнение одномерной электронной зоны которой близко к половине (количество р электронов одномерной электронной зоны, приходящееся на один атом пайерлсовской цепочки, близко к 1: 0< | р—1|«1); в) в пленке из пайерлсовского материала на подложке вблизи критической точки термодинамически равновесного фазового перехода металл — полупроводник. Объяснение на основе полученных теоретических результатов имеющихся экспериментальных данных по формированию гетерофазной структуры в пленке двуокиси ванадия на подложке и выработка рекомендаций для проведения новых экспериментов.

4.Построение теории термодинамически равновесного фазового перехода металл—полупроводник и происходящего одновременно с ним структурного фазового перехода в системе Пайерлса с учетом кубичного ангармонизма межатомного взаимодействия, нелинейности зависимости интеграла перекрытия электронных волновых функций соседних атомов от межатомного расстояния и несферичности этих волновых функций. Объяснение на основе полученных теоретических результатов таких экспериментальных данных по фазовому переходу металл—полупроводник в двуокиси ванадия как появление зигзагообразной формы у пайерлсовских атомных цепочек при переходе в низкотемпературную полупроводниковую фазу, а также влияние на критическую температуру фазового перехода металл—полупроводник одноосного, направленного вдоль кристаллической оси С, давления Бс и различных примесей, замещающих атомы ванадия в кристаллической решетке.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1.Построена микроскопическая теория динамики пайерлсов — ского полупроводника в световом поле, внешними параметрами в которой являются интенсивность и частотный спектр падающего излучения. Получены уравнения, описывающие эволюцию ширины запрещенной зоны электронного спектра и концентрации электронно—дырочных пар при облучении полупроводника световым импульсом. Показана возможность и определены условия появления релаксационных и осцилляторных режимов поведения системы. Найдена зависимость характерного времени перехода полупроводника в новое состояние от интенсивности импульса прямоугольной формы. На основе полученных результатов проведена интерпретация экспериментальных данных по фотоиндуцированному фазовому переходу полупроводник— металл в двуокиси ванадия.

2.Построена микроскопическая теория безрезонаторной оптической бистабильности при нарастающем поглощении в пай — ерлсовском полупроводнике при его облучении квазимонохро— магическим случайным световым полем, центральная частота спектра которого меньше частоты нижнего края оптического перехода или частоты, соответствующей особой точке Ван Хова в комбинированной плотности электронных состояний для прямых межзонных переходов. Получены зависимости ширины запрещенной зоны электронного спектра системы и концентрации

177 электронно—дырочных пар от интенсивности и центральной частоты спектра светового поля. Определены условия возникновения оптической бистабильности. Проведено обобщение развитой теории на случай полупроводников с размытым нижним краем оптического поглощения, который испытывает красный сдвиг при увеличении концентрации неравновесных электронно—дырочных пар. Показано, что увеличение размытия нижнего края оптического поглощения и уширение спектра падающего излучения увеличивают пороговое значение интенсивности светового поля, выше которого может наблюдаться безрезона— торная оптическая бистабильность. На основе полученных результатов проведена интерпретация экспериментальных данных по оптической бистабильности в сульфиде кадмия и аморфном дисульфиде германия.

3.Построена микроскопическая теория образования фотоин — Аудированной сверхструктуры с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра пай ер— лсовского полупроводника вблизи критической точки фотоиндуцированного фазового перехода полупроводник — металл. Получены зависимости периода сверхструктуры и глубины модуляции ширины запрещенной зоны от интенсивности светового поля и температуры. Определены условия возникновения и возможности экспериментального наблюдения данной сверхструктуры.

4.Предложен электронный механизм и на его основе построена микроскопическая теория образования термодинамически равновесной сверхструктуры с пространственно модулированной шириной запрещенной зоны электронного спектра системы Пайерлса. Вычислены глубина модуляции и пространственный период данной сверхструктуры. Показано, что

178 сверхструктура может формироваться на поверхности пай ер — лсовского материала под действием внешнего электростатического поля. Полученный теоретический результат по сдвигу критической температуры фазового перехода металл— полупроводник в электростатическом поле находится в согласии с экспериментальными данными для пленкок двуокиси ванадия в коронном разряде обеих полярностей.

5.Предложен деформационный механизм и на его основе построена теория образования гетероструктуры чередующихся металлической и полупроводниковой фаз вблизи критической точки фазового перехода металл—полупроводник в пленках двуокиси ванадия на подложке. Результаты теории согласуются с имеющимися экспериментальными данными.

6.Построена микроскопическая теория структурного фазового перехода и происходящего одновременно с ним фазового перехода металл—полупроводник пайерлсовского типа с учетом кубичного энгармонизма межатомного взаимодействия, несфе— ричности волновых функций электронов в атоме и нелинейности зависимости интеграла перекрытия электронных волновых функций соседних атомов от межатомного расстояния. На основе развитой теории проведена интерпретация экспериментальных данных по фазовому переходу металл—полупроводник в двуокиси ванадия. В частности, объяснено появление зигзагообразной формы у цепочек атомов ванадия при переходе двуокиси ванадия в полупроводниковую фазу и снижение критической температуры фазового перехода под действием одноосного направленного вдоль кристаллической оси С давления.

7.Предложен электронный механизм и на его основе построена микроскопическая теория, объясняющая влияние на критическую температуру фазового перехода металл—

179 полупроводник в двуокиси ванадия различных примесей, замещающих атомы ванадия в кристаллической решетке. о

О;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Артеменко C.H., Волков А.Ф., Зайцев —Зотов С.В. Квази — одномерные полупроводники с волной зарядовой плотности // УФН. 1996, 166, 4, 434 439.

2. Gruner G. The dynamics of charge — density waves // Rev. Mod. Phys. 1988, 60, 4, 1129-1181.

3. X—ray emission and absorption study of the quasi—one— dimensional oxide conductors K03M0O3 and Li^gMogO^ // Phys. Rev. В 1997, 56, 3, 1284-1289.

4. Еременко Д.В., Зайцев —Зотов C.B., Кузнецов А.В., Трофимов В.Н. Нелинейная низкотемпературная намагниченность квазиодномерного проводника Ко(3Мо03 с волнами зарядовой плотности // Письма в ЖЭТФ. 1998, 68, 3 —4, 281-286.

5. Mingliang Tian, Zhiqiang Мао, Jing Shi, Zhang Yuheng. Thermal hysteresis, threshold and dynamics of charge — density waves at low temperatures in blue bronzes (К1хАх)0,з^оОз (A=T1 or Na) // Phys. Rev. В 1997, 55, 4, 2107-2113.

6. Синченко А.А., Латышев Ю.И., Зыбцев С.Г., Горлова И.Г. Локальная спектроскопия отражения носителей на границе нормальный металл — пайерлсовский проводник К0 3М0О3 // ЖЭТФ. 1998, ИЗ, 5, 1830-1842.

7. Mantel О.С., Bal C.A.W., Langezaal С., Dekker С., Van der Zant H.SJ. Shding charge—density—wave transport in micron sized wires of Rb0i3MoO3 // Phys. Rev. В 1999, 60, 8, 5287 — 5294.

8. Ван дер Зант Х.С.Дж., Мантель О.С., Руттен П.В.Ф., Деккер К. Электрический транспорт в микроструктурах с волнами зарядовой плотности // УФН. 1998, 168, 2, 179—184.

9. Mantel О.С., Van der Zant H.SJ.,. Steinfort AJ., Dekker C., Traeholt C., Zandbergen H.W. Thin films of the charge— density—wave oxide Rb0,3MoO3 by pulsed—laser deposition // Phys. Rev. В 1997, 55, 7, 4817 4824.

10. Saito К., Уататша Y., Kitagawa H., Yoshida D., Mitani T.t Sorai M. Thermodanamic metal—insulator transition in a

11. Yagi K., Teraucih h., Kuroda N. Ueda K., Sugimoto T. Structural phase transition in (Nme4)TCNQ3 // J. Phys. Soc. Jap. 1999, 68, 12, 3770-3773.

12. Yoshida D., Kitagawa H., Mitani T., Itoh T., Nakasuji K. Filling control of 1—D band of TCNQ in H—bonded organic— inorganic hybrid system // Synth. Metals. 1997, 86, 1—3, 2105-2106.

13. Eldridge J.E., Lin Y., Mayadunne T.C., Montgomery L.K., Ka— ganov S., Miebach T. Resonant Raman scattering from a charge —density—wave system TTF —TCNQ // Sol. St. Comm. 1998, 105, 7, 427 431.

14. Matsuda K., Tanda S., Shiobara M., Okajima Y.f Yamaya K., Hatakenaka N. Quantum collective dynamics of charge — density waves in quasi — one — dimensional orthorhombic TaS3 // J. Phys. Soc. Jap. 2000, 69, 4, 1251 -1252.

15. Preobrazhensky V.B., Taldenkov A.N., Shabanov S.Yu. Transition to a highly conducting state in mesoscopic o—TaS3 samples // Phys. Lett. A 1997, 228, 4 5, 311 - 316.

16. Zhan X., Brill J.W. Frequency and voltage dependence of the complex shear compliance of TaS3: A relaxation analysis // Phys. Rev. B 1997, 56, 3, 1204- 1212.

17. Zaitsev—Zotov S.V., Remenyi G., Monceau P. Zero — temperature limits of nonlinear conduction of the quasi—one — dimensional conductor TaS3 with charge — density waves // Phys. Rev. B 1997, 56, 11, 6388-6391.

18. Надь Ф.Я., Иткис М.Е. Энергетический спектр возбуждений в квазиодномерных проводниках с волной зарядовой плотности // Письма в ЖЭТФ. 1996, 63, 4, 246 — 250. h 24. Sinchenko АА, Latyshev Yu.I., Zybtsev S.G., Gorlova I.G.,

19. Monceau P. Point—contact spectroscopy of the charge— density—wave gap along the chains in NbSe3 // Phys. Rev. В 1999, 60, 7, 4624 4628.

20. Чашка Х.Б., Бычко В А., Оболенский MA, Хасан Раид, Белецкий В.И. Нестационарные эффекты в NbSe3, интеркалированном водородом // Физ. низ. температур. 1998, 24, 1, 47 52.

21. Lemay S.G., De lind Van Wijngaarden M.C., Adelman T.L., Thome R.E. Spatial distribution . of charge —density—wave phase slip in NbSe3 // Phys. Rev. В 1998, 57, 20, 12781-12791.

22. Чашка Х.Б., Бычко BA, Оболенский MA, Хасан Раид, Белецкий В.И., Бастеев АВ., Прожимак АН. Особенностивлияния водорода на ВЗП —переход в NbSe3 // Физ. низ.температур. 1997, 23, 7, 746 752.

23. Harrison N., Balicas L., Brooks J.S., Sarrao J., Fisk Z. Thermodynamic evidence for bulk charge—density—wave rigidity in NbSe3 // Phys. Rev. В 2000, 61, 21, 14299-14302.

24. Hufner S., Claessen R., Reinert F.T Baumgarten C.f Finteis Th., Straub Th., Muller F.t Steiner P. Photoemission experiments on low—dimensional metals // Поверхность. 1998, 8 — 9, 34 — 39.

25. Requardt H.t Lorenzo J.E., Currat R., Monceau P., Hennion B.t Berger H., Levy F. Structural study of the charge —density— wave modulation of isoelectronicaly doped (TaixNbxSe4)2I (0.1% < x < 1.2%) // J. Phys.: Condens. Matter. 1998, 10, 29, 6505-6514.

26. Lorenzo J.E., Currat R., Monceau P., Hennion В., Berger H., Levy F. A neutron scattering study of quasi —one —dimensional conductor (TaSe4)2I // J. Phys.: Condens. Matter. 1998, 10, 23, 5039 5068.

27. Бугаев AA, Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А Фазовый переход металл—полупроводник и его применение. Л.: Наука, 1979. 183 с.

28. Мотт Н.Ф. Переходы металл—изолятор. М.: Наука, 1979. 343 с.

29. Зайцев P.O., Кузьмин Е.В., Овчинников С.Г. Основные представления о переходах металл—диэлектрик в соединениях 3d — металлов // УФН. 1986, 148, 4, 603 — 636.

30. Белашенков Н.Р., Карасев В.Б., Солунин АА, Хахаев ИА, Цибадзе К.Ш., Чудновский ФА. Электронные неустойчивости в полупроводниковой фазе диоксида ванадия // ФТТ. 1994, 36, 8, 2475 2478.

31. Бугаев АА., Клочков АВ. Необратимые изменения в пленке двуокиси ванадия при пикосекундном лазерном воздействии // ФТТ. 1984, 26, 8, 3487 3489.

32. Копаев Ю.В., Мокеров В.Г. Механизм фазовых переходов в окислах ванадия и титана // ДАН СССР. 1982, 264, 6, 1370 — 1374.

33. Шадрин Е.Б., Ильинский АВ. О природе фазового перехода металл—полупроводник в диоксиде ванадия // ФТТ. 2000, 42,6,1092-1099.

34. Фотиев АА, Волков В.А, Капусткин В.К. Оксидные ванадиевые бронзы. М.: Наука, 1978. 176 с.1. С)

35. Дмитриев А.В., Журавлев Н.А., Волков В.Л. ВЗП и электрические свойства одномерного проводника Nao^V^C^ типа р // ФТТ. 1990, 32, 11, 3420 3422.

36. Попова М.Н. Инфракрасная спектроскопия новых спин— пайерлсовских соединений // УФН. 1999, 169, 3, 353 —355.

37. Konstantinovic М J., Popovic Z.V., Vasilev A.N., Isobe M., Ueda Y. First evidence for charge ordering in NaV205 from Raman spectroscopy // Sol. St. Comm. 1999, 112, 7, 397-402.

38. Zhang Jiandi, Ismail, Rous PJ., Baddorf A.P., Plummer E.W. Periodic lattice distortion accompanying the charge —density— wave transition for Sn/Ge (111) // Phys. Rev. В 1999, 60, 4, 2860-2863.

39. Baddorf A.P., Jahns V., Zhang Jiandi, Carpinelli J.M., Plummer E.W. Periodic lattice distortion accompanying the (3x3) charge—density—wave phase of Sn/Ge (111) // Phys. Rev. В 1998, 57, 8, 4579 4583.

40. Nakagawa Т., Okuyama H., Nishijima M., Aruga T. Surface, charge density waves on In/Cu (001) using STM and ARPES // Met. Inst. Sci. and Ind. Res. Osaka Univ. 2000, 57, 226 — 227.

41. Hosaka N., Tachibana H., Shiga N., Matsumoto M., Tokura Y. Photoinduced phase transformation in polythiophene // Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 8, 1672-1675.

42. Garcia—Bach M.A., Valenti R., Klein DJ. Spin—Peierls vs Peierls distortion in a family of conjugated polymers // Phys. Rev. B 1997, 56, 4, 1751-1761.

43. Watanade M., Nogami Y., Oshima K., Mori H., Tanaka S. Novel pressure — induced 2kf CDW state in organic low—dimensional compound 9-(BEDT-TTF)2CsCo(SCN)4 // J. Phys. Soc. Jap. 1999, 68, 8, 2654 2663.w>

44. Ishida Masahiko, Mori Takenhiko, Shigekawa Hidemi. Surface charge — density wave on the one—dimensional organic conductor 6 — (BEDT—TTF)2PF6 // Phys. Rev. B 1999, 60, 3, 596599.

45. Biskup N. Perenboom J .A. A J., Brooks J.S., Quails J.S. Argument for charge density wave subphases in the ground state of a — (BEDT—TTF)2KHg(SCN)4 // Sol. St. Com. 1998, 107, 9, 503 507.

46. Kawamoto T., Mori T., Kitagawa H., Mitani T., Misaki Y., Tanaka K. Raman investigation of the one—dimensional organic conductor with half-filled band (TTM—TTP)I3 // J. Phys. Soc. Jap. 1999, 68, 11, 3748 3749.

47. Mori T., Kawamoto T., Yamaura J., Enoki T., Misaki Y., Yamabe T., Mori H., Tanaka S. Metal—insulator transition in the or—t;ganic metal (TTM—TTP)I3 with a one—dimensional half—filled band // Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 9, 1702-1705.187 V

48. Hyai P., Zheng H., Nasu K. Theory for photoinduced ionic— neutral structural phase transition in quasi one — dimensional organic molecular crystal TTF —CA // J. Phys. Soc. Jap. 2000, 69,6,1788-1800.

49. Dushchac V., Kasiyan A. Effect of pressure on electrical conductivity in organic quasi—one—dimensional crystals // Phys. Low-Dimens. Struct. 1995, 10-11, 281-286.

50. Uji S., Brooks J.S., Takasaki S., Yamada J., Anzai H. Origin of rapid oscillation in the metallic phase for the organic conductor (TMTSF)2C104 // Sol. St. Com. 1997, 103, 7, 387-392.

51. Kobayashi Nobuko, Ogato Masao. Coexistence of SDW and CDW in quarter—filled organic conductors // J. Phys. Soc. Jap. 1997, 66, 11, 3356-3359.

52. Латышев Ю.И. Квантовая интерференция движущейся ВЗП на колоннообразных дефектах, содержащих магнитный поток // УФН. 1999, 169, 8, 924-926.

53. Boehme М., Kipp L., Skibowski М. Electronic localization in momentum space during charge density wave phase transition in lT-TaS2 // Sol. St. Com. 1999, 112, 2, 101 -104.

54. Becker В J., Mydosh JA, Kohgi M., Iwasa K. Strongly coupled charge—density wave transition in single crystal Lu5lr4Si10 // Phys. Rev. В 1999, 59, 11, 7266-7269.

55. Hess C.r Le Toure C., Schlenker C., Dumas J., Groult D., Marcus J. Localisation effects in the Peierls state of the quasi— two —dimensional compounds (P02)4(WD)2m (m>8) // Synth. Metals. 1997, 86, 1-3, 2419-2422.

56. Scholz GA Charge—density wave behaviour in intercalated single crystal Nb3Te4 // Solid State Ionics. 1997, 100, 1—2, 135-141.

57. Prodan A., Hla S.W., Marincovic V., Böhm H., Boswell F.W., Bennett J.S. Scanning tunneling microscope study of charge— density—wave modulation in NbTe4 // Phys. Rev. В 1998, 57, 11,6235 6238.

58. Straub Th., Ciaessen R., Finteis Th., Steiner P., Huftier S., Oglesby C.S., Bücher E. On the Peierls transition in 2H—NbSe2 // Physica B. 1999, 259 261, 981-982.

59. Karutz F.O., Von Schutz J.U., Wachtel H., Wolf H.C. Opticaly reversed Peierls transition in crystals of Cu(dicyanoquinonediimine)2 // Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 1, 140-143.

60. Кригер Ю.Г. Структурная неустойчивость одномерных систем как основа физического принципа функционирования устройств молекулярной электроники // Ж. Струк. Химии. 1999, 40, 4, 734 767.

61. Пайерлс Р. Квантовая теория твердых тел. М.: Иност.лит., 1956. 259 с.

62. Berggren K.F., Huberman В.А. Peierls state far from equilibrium • // Phys. Rev. В 1978, 18, 7, 3369-3375.

63. Елесин В.Ф., Капаев В.В., Копаев Ю.В. К теории неравновесных фазовых переходов // ЖЭТФ. 1976, 71, 2(8), 714 — 726.

64. Капаев В.В., Копаев Ю.В., Молотков С.Н. Нетепловой механизм лазерного отжига полупроводников и образование сверхструктуры // Микроэлектроника. 1983, 12, 6, 499 — 511.

65. Копаев Ю.В., Меняйленко В.В., Молотков С.Н. Неравновесные фазовые переходы в ковалентных полупроводниках под воздействием мощного лазерного излучения // ФТТ. 1985, 27, И, 3288 3294.

66. Андреев А.В., Емельянов В.И., Ильинский ЮА. Кооперативные явления в оптике: Сверхизлучение. Бистабильность. Фазовые переходы. М.: Наука, 1988. 287 с.

67. Бугаев АА., Гудялис В.В., Захарченя Б.П., Чудновский ФА. Селективность фотовозбужденного фазового перехода металл —полупроводник в двуокиси ванадия при инициировании его пикосекундными импульсами // Письма в ЖЭТФ. 1981, 34, 8, 452-455.

68. Falkovsky L.A., Mishchenko E.G. Lattice deformation from interaction with electrons heated by ultrashort laser pulse // Pisma v ZHETF. 1997, 66, 3, 195-199.

69. Koshino Kazuki, Ogawa Tetsuo. Domino effects in photoinduced structural change in one — dimensional systems // J. Phys. Soc. Jap. 1998, 67, 7, 2174-2177.с>

70. Mori Такао, Ogawa Kyohei, Yoshida Ken—ichi, Miyano Ken— jiro, Tomioka Yasuhide, Tokura Yoshinori. Spatial properties of the photoinduced transition in Рг^уСа^з-МпОз // J. Phys. Soc. Jap. 1997, 66, 11, 3570 3576.

71. Schmitt H., Von Schutz J.U., Wachtel H., Wolf H.C. Light, pressure and stress induced phase transitions of deuterated Cu(DCNQJ)2 radical ion salts // Synth. Metals. 1997, 86, 1-3, 2257 2258.

72. Копаев Ю.В., Меняйленко B.B., Молотков C.H. Бесстолк— новительная динамика неравновесного фазового перехода полупроводник-металл // ЖЭТФ. 1985, 89, 4(10), 1404 — 1415.

73. Суслов И.М. О возможном механизме лазерного отжига // Письма в ЖЭТФ. 1984, 39, 12, 547-550.

74. Стопачинский В.Б., Суслов И.М. Осцилляторные эффекты в фотостимулированной реконструкции поверхности // ЖЭТФ. 1986, 91, 1(7), 314-317.

75. Емельянов В.И., Уварова И.Ф. Электронно— деформационно—тепловая неустойчивость и фазовый переход полупроводник—металл под действием лазерного излучения с образованием сверхструктур // ЖЭТФ. 1988, 94, 8, 255 269.

76. Emel'yanov V.I., Babak D.V. Ultrafast laser—induced transitions on the surface of semiconductors to a cold—liquid state or a new crystal phase // Laser Physics. 1997, 7, 2, 514 — 523.

77. Мамин Р.Ф. Возникновение гетерофазных структур вблизи фазовых переходов в фотосегнетоэлектриках // ЖЭТФ. 1997, 111, 4, 1465-1476.

78. Ахманов С.А., Емельянов В.И., Коротеев H.H., Семиногов В.Н. Воздействие мощного лазерного излучения на поверхность полупроводников и металлов: нелинейно — оптические эффекты и нелинейно—оптическая диагностика // УФН. 1985, 147, 4, 675 745.

79. Шель Э. Самоорганизация в полупроводниках. М.: Мир, 1991. 464 с.

80. Маделунг О. Физика твердого тела: локализование состояния. М.: Наука, 1985. 184 с.

81. Боголюбов H.H.,.Боголюбов Н.Н (мл.) Введение в квантовую статистическую механику. М.: Наука, 1984. 384 с.

82. Бонч—Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1990. 296 с.

83. Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. М.: Наука, 1979. С. 342.

84. Боголюбов H.H. (мл.), Садовников Б.И., Шумовский A.C.

85. Математические методы статистической механики модельных систем. М.: Наука, 1989. 296 с.

86. Ахиезер А.И., Пелетминский C.B. Методы статистической физики. М.: Наука, 1977. 368 с.

87. Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Статистическая физика, ч.2. М.: Наука, 1978. С. 65.

88. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин A.C. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука, 1981. С. 42.

89. Клышко Д.Н. Физические основы квантовой электроники. М.: Наука, 1986. С. 22.9> 99. Давыдов A.C. Теория твердого тела. М.: Наука, 1976. 639 с.

90. Кузовлев Ю.Е., Соболева Т.К., Филиппов А.Э. Структура и эволюция зародышей новой фазы при фазовых переходах первого рода // ЖЭТФ. 1993, 103, 3, 1742-1761.

91. Гиббс X. Оптическая бистабильность. Управление светом с помощью света. М.: Мир, 1988. 520 с.

92. Хаджи П.И., Гайван С .Л. Безрезонаторная оптическая бистабильность в тонкой пленке полупроводника при возбуждении экситонов и биэкситонов // Квантовая электроника. 1996, 23, 11, 1009-1012.

93. Хаджи П.И., Федоров Л.В. Особенности взаимодействия УКИ резонансного лазерного излучения с тонкими пленками полупроводника // Квантовая электроника. 1999, 29,1,61-65.

94. Хаджи П.И., Ляхомская К Д. Самоотражение в системе экситонов и биэкситонов в полупроводниках // Квантовая электроника. 1999, 29, 1, 43 — 48.

95. Хаджи П.И., Русанов А.М., Гайван С.Л. Безрезонаторная оптическая бистабильность тонкой пленки полупроводника в экситонной области спектра // Квантовая электроника. 1999, 27, 3, 262 264.

96. Хаджи П.И., Ткаченко Д.В., Гайван С.Л. Особенности стационарного пропускания (отражения) тонкой пленки полупроводника в экситонной области спектра // Квантовая электроника. 1999, 27, 3, 265 — 268.

97. Ротару А.Х., Трончу В.З. Нелинейное стационарное и нестационарное распространение света в прямозонных полупроводниках при связывании двух экситонов в биэкситон // ЖЭТФ. 1997, 112, 5(11), 1778-1790.

98. Сайко А.П. Оптическая бистабильностъ во флуктуирующей резонансной среде // Квантовая электроника. 1998, 25, 3, 259-261.

99. Есипов С.Э. Нелинейная волна сильного поглощения в оптически бистабильной среде. Проблема отбора скорости // ЖЭТФ. 1990, 97, 3, 1031-1040.

100. Парканский Б.Ш., Ротару А.Х. Оптические гистерезисы, переключения и самопульсации при резонансном возбуждении экситонов в полупроводниках // ЖЭТФ. 1991, 99, 3, 899-910.

101. Киселев В.Ф., Козлов С.Н., Левшин H.A., Смирнов H.H. Управление фазовым переходом полупроводник—металл в пленках V02 методом адсорбционных воздействий // ФТТ. 1988, 30, 3, 924-926.

102. Хаджи П.И., Шибаршина Г.Д., Ротару А.Х. Оптическая бистабильностъ в системе когерентных экситонов и биэкситонов в полупроводниках. Кишинев.: Штиинца, 1988. С. 120.

103. Лысенко В.Г., Ревенко В.И., Тратас Т.Г., Тимофеев В.Б. Из — лучательная рекомбинация неравновесной электронно — дырочной плазмы в кристаллах CdS // ЖЭТФ. 1975, 68, 1, 335 346.

104. Коршунов В.В., Лебедев М.В., Лысенко В.Г. Изменение оптических свойств кристаллов CdS в условиях мощного оптического возбуждения // ФТТ. 1985, 27, 5, 1518—1523.

105. Лысенко В.Г., Ревенко В.И. Спектр экситона в газе неравновесных носителей высокой плотности в кристаллах CdS // ФТТ. 1978, 20, 7, 2144-2147.

106. Днепровский B.C., Климов В.И., Названова E.B. Нелинейное пропускание кристаллов CdSxSe|x // ФТТ. 1990, 32, 7, 1941-1946.

107. Балтрамеюнас Р., Гульбинас В., Екимов А.И., Кудрявцев И Л., Пакалышс С., Тамулайтис Г., Чепик Д.И. Быстрое переключение пропускания света в стеклах, активированных микрокристаллами CdS // ФТП. 1990, 25, 2, 271-275.

108. Днепровский B.C., Климов В.И., Названова Е.В. Переход Мотта и оптическая бистабильностъ в CdS // ЖЭТФ. 1990, 98, 3(9), 1035-1044.

109. Любин В.М., Тихомиров В.К. Оптическая бистабильностъ и критическое замедление в аморфном полупроводнике GeS2 // Письма в ЖЭТФ. 1992, 55, 1, 25 28.

110. Стадник В А. Теплопроводностный режим движения домена сильного поглощения в селениде цинка при действии лазерного излучения // ФТТ. 1987, 29, 12, 3594 3602.

111. Матвеев А.Н. Оптика. М.: Высшая школа, 1985. С. 317.

112. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. Т. 1,2. М.: Мир, 1982. 658 с.

113. Фельц А. Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела. М.: Мир, 1986. 558 с.

114. Копаев Ю.В., Тимеров Р.Х. О влиянии фазового перехода металл—диэлектрик на температуру сверхпроводящего перехода // ЖЭТФ. 1972, 63, 1, 290-307.

115. Ландау Л-Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. Т. 3. М.: Наука, 1989. 768 с.

116. Киттель Ч. Квантовая теория твердых тел. М.: Наука, 1967. С. 38.

117. Валиев КА., Мокеров В.Г., Сарайкин В.В., Петрова А.Г. Рассеяние света при фазовом переходе полупроводник— металл в двуокиси ванадия // ФТТ. 1977, 19, 9, 1537—1544.

118. Ройтбурд АА Теория формирования гетерофазной структуры при фазовых превращениях в твердом состоянии // УФН. 1974, ИЗ, 1, 69-104.

119. Корженевский АЛ. Регулярные крупномасштабные сверхструктуры вблизи фазовых переходов в кристаллах // ФТТ. 1984, 26, 4, 1223-1225.

120. Чачатурян А.Г. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов. М.: Наука, 1974. 384 с.

121. Талапов АА. Несоизмеримая система на деформируемой подложке // ЖЭТФ. 1982, 83, 1(7), 442 445.

122. Kawakubo Т., Nakagawa Т. Phase transition in VO2 // J.Phys.SocJap. 1964, 19, 4, 517 520.

123. Kucharezyk D., Niklewski T. Accurate X—ray determination of the lattice parameters and the thermal expansion coeficients of V02 near the transition temperature // J. Appl. Crystallogr. 1979, 12, 4, 370-373.

124. Ландау АД., Лифшиц E.M. Теория упругости. М.: Наука, 1987. 246 с.

125. Брус А, Каули Р. Структурные фазовые переходы. М.: Мир, 1984. 408 с.

126. Ladd LA, Paul W. Optical and transport properties of high quality crystals of V204 near the metallic transition temperature // Sol. St. Com. 1969, 7, 3, 425-428.

127. Pouqet J.P., Launois H., D'Haenens J.P., Merenda P., Rice T.M. Electron localization induced by uniaxial stress in pure V02 // Phys. Rev. Lett. 1975, 35, 13, 873-875.

128. Биленко Д.И., Жаркова Э.А., Хасина Е.И., Борисов С.П., Стальмахов A.B. Влияние одноосного давления на фазовый переход металл—полупроводник в пленках двуокиси ванадия // Микроэлектроника. 1979, 8, 1, 74—76.

129. Марченко В.И., Паршин АЛ., Об упругих свойствах поверхности кристаллов // ЖЭТФ. 1980, 79, 1(7), 255 260.

130. Гербштейн Ю.М., Смирнова Т.В., Теруков Е.И., Чудновский ФА Особенности оптических свойств пленок двуокиси ванадия вблизи фазового перехода полупроводник—металл // ФТТ. 1976, 18, 2, 503 505.

131. Кузьмин Е.В., Овчинников С.Г. Теория перехода металл-диэлектрик в соединениях переходных металлов // В кн. Физика магнитных материалов. Н.: Наука, 1983. 156 с.

132. Кузьмин Е.В., Овчинников С.Г. Двухзонная модель перехода металл—диэлектрик с искажением решетки // ФТТ. 1976, 18, 3, 750-757.

133. Овчинников С.Г. Самосогласованное описание фазового перехода металл—диэлектрик в двухзонной модели // ЖЭТФ. 1980, 78, 4, 1435-1447.

134. Овчинников С.Г. Недиагональный беспорядок и переход металл—диэлектрик в узкозонном металле // ЖЭТФ. 1978, 75, 3, 1000-1006.

135. Villenluve G., Bordet A., Casalot A., Pauqet J.P., Launois H. Metal—insulator transition in Vj xNbx02 // J. Phys. Chem. Solids. 1972, 33, 10, 1953-1959.

136. Horlin T., Niklewski T., Nygren M. Magnetic, electrical and thermal studies of the Vi xMox02 system with 0 < x < 0.20 // Mater. Res. Bull. 1973, 8, 2, 179-190.

137. Nuçpren M., Israelsson M. Transition temperature in Vi-j¡Wx02 // Mater. Res. Bull. 1969, 4, 12, 881-886.

138. Marezio M., McWhan D.B., Remeika J.R., Dernier P.D. Structural aspects of the metal—insulator transition in Cr—doped V02 // Phys. Rev. В 1972, 5, 7, 2541 -2551.

139. Poliert E., Villenluve Q., Menil F., Hagenmuller T. Le systeme Vj x Fe.02 : properties structurales et magnetiques // Mater. Res. Bull. 1976, 11, 2, 159-166.

140. Kosuge K., Kachi S. Phase diagram of FexV!x02 in the 0 ^ x ^ 0.25 region // Mater. Res. Bull. 1976, 11, 3, 255 262.

141. Bruckner W., Gerlach U., Moldenhauer W. Phase transitions and semiconductor—metal transition in Vj xGax02 single crystals // Phys. Status Sol. 1976, 38, 1, 93-102.

142. Леванкж А.П., Сигов A.C. Структурные фазовые переходы в кристаллах с дефектами // Изв. АН СССР. Сер. физическая 1985, 49, 2, 219-226.

143. Булаевский Л.Н., Садовский М.В. О влиянии неупорядоченности кристаллической решетки на пайерлсовский переход// ФТТ. 1974, 16, 4, 1159-1164.

144. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Наука, 1983. С.116.

145. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1978. 832 с.

146. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. М.: Наука, 1978. С. 191.

147. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. М.: Наука, 1979. С. 170.

148. Физические величины: Справочник под ред.И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. М.: Энергоиздат, 1991. 1232 с.

149. Садовский М.В. Теория квазиодномерных систем, испытывающих пайерлсовский переход // ФТТ. 1974, 16, 9, 2504 2511.

150. Стоунхэм А.М. Теория дефектов в твердых телах. Т. 1. М.: Мир, 1978. 569 с.

151. Займан Дж. Модели беспорядка. М.: Мир, 1982. 592 с.

152. Волков Б.А., Фальковский Л.А. Электронная структура полуметаллов группы V // ЖЭТФ. 1983, 85, 6 (12), 2135 2151.

153. Monceau Р. Электронные свойства квази — 1D—соединений с основным состоянием с волной зарядовой / спиновой плотности // ФТТ. 1999, 41, 5, 759-763.

154. Tanaka Y., Visscher M.I., Rejaei Behzad, Baner Gerrit E.M. Theory of tunneling conductance of CDW junctions // Physica B. 1996, 227, 1-4, 339 341.

155. Nagai Т., Nakahata Y., Sumita Т., Kubota H. Collective sliding motion of ultra—thin CDW // Physica B. 1997, 239, 1—2, 59 — 61.

156. Goldbach M., Meyer ТЬ., Sandersfeld N., Parisi J. Statistical model for time—dependent transport in charge —density—wave systems // Phys. Lett. A 1998, 238, 2 3, 179-184.

157. Дмитриев A.B., Журавлев H.A., Волков В .Л. ВЗП и электрические свойства одномерного проводника Na033V2O5 типа Р // ФТТ. 1990, 32, 11, 3420 3422.

158. Минакова В.Е., Латышев Ю.И., Волков В .А. Аномалии нелинейной проводимости квазиодномерного соединения т— TaS3 вблизи температуры пайерлсовского перехода // Письма в ЖЭТФ. 1995, 62, 5, 442 446.

159. Lee PA., Rice Т.М. Electric field depinning of charge density waves // Phys. Rev. В 1978, 19, 8, 3970 3980.

160. Бразовский CA., Дзялошинский И.Е. Динамика одномерной электрон—фононной системы при низкой температуре // ЖЭТФ. 1976, 71, 6 (12), 2338 2348.

161. Горьков Л.П., Долгов E.H. Движение фрелиховской моды и проводимость NbSe3 // ЖЭТФ. 1979, 77, 1 (7), 396-403.

162. Артеменко С.Н., Волков АФ. К теории кинетических явлений в пайерлсовских диэлектриках // ЖЭТФ. 1981, 80, 5, 2018 2030.

163. Артеменко С.Н., Волков АФ. К теории фрелиховской проводимости проводников с соизмеримой ВЗП // ЖЭТФ. 1981, 81, 5 (11), 1872-1889.

164. Дзялошинский И.Е., Кричевер И.М. Звук и волна зарядовой плотности в дискретной модели Пайерлса // ЖЭТФ. 1983, 85, 5(11), 1771-1789.

165. Синченко АА., Латышев Ю.И., Зыбцев С.Г., Горлова И.Г.1. J9

166. Особенности микроконтактных спектров металл— квазиодномерный проводник с волной зарядовой плотности // Письма в ЖЭТФ. 1998, 67, 1-2, 146-151.

167. Емельянов В.И., Левшин Н.Л., Семенов A.A. Деформационный механизм сдвига критической температуры фазового перехода металл—полупроводник в пленке V02 при адсорбции // Вестн. Моск. Ун—та. Сер. 3, физика, астрого — мия. 1988, 29, 6, 98-100.

168. Емельянов В.И., Левшин H.A., Семенов A.A. Модель фо— нонного энгармонизма в теории фазового перехода металл—полупроводник в V02 // Вестн. Моск. Ун—та. Сер. 3, физика, астрогомия. 1989, 30, 5, 52 — 56.

169. Емельянов В.И., Левшин НЛ, Семенов А.Л. Сдвиг температуры фазового перехода металл—полупроводник за счет примесей и дефектов // ФТТ. 1989, 31, 10, 261 -264.

170. Емельянов В.И., Семенов А.Л. Образование сверхрешетки фаз при равновесном фазовом переходе металл— полупроводник в монокристаллических пленках // Деп. в ВИНИТИ АН СССР от 21 мая 1990 г. №2754-В90. 1990, И с.

171. Емельянов В.И., Семенов А.Л. Образование сверхрешетки фаз при равновесном фазовом переходе металл— полупроводник в монокристаллических пленках V02 // ФТТ. 1990, 32, 10, 3083-3088.

172. Емельянов В.И., Левшин Н.Л., Семенов А.Л. Влияние примесей замещения на температуру фазового перехода металл —полупроводник // Вестн. Моск. Ун—та. Сер. 3, физика, астрогомия. 1990, 31, 5, 99—101.

173. Емельянов В.И., Левшин Н.Л., Поройков С.Ю., Семенов AJV. Влияние локальных возмущений на фазовый переход полупроводник—металл // Вестн. Моск. Ун—та. Сер. 3, физика, астрогомия. 1991, 32, 1, 63 — 74.

174. Семенов A.A. Влияние легирования на температуру фазового перехода металл—полупроводник // ФТТ. 1994, 36, 7, 1974-1977.

175. Семенов А-Л., Сухов C.B. Критическая температура фазового перехода металл—полупроводник в системе с примесями замещения // Известия ВУЗов. Физика. 1996, 9, 120-121.

176. Крайнов Д.Ю., Семенов A.A. Оптическая бистабильностъ в системах с сильным электрон — фононным взаимодействием // Труды молодых ученых УХТУ. Ульяновск. 1996, 22 — 23.

177. Семенов AJY. Система Пайерлса в световом поле // ЖЭТФ. 1997, 111, 4, 1398-1409.

178. Семенов А-А. Двухпараметрическая модель фазового перехода металл—полупроводник в квазиодномерной системе // ФТТ. 1997, 39, 5, 925 928.

179. Семенов A.A. Фотоиндуцированный фазовый переход в системе с перестраиваемым электронным спектром // ЖЭТФ. 1997, 111, 6, 2147 2157.

180. Семенов A.A. Лазерно —индуцированная неустойчивость полупроводниковой фазы двуокиси ванадия // Тр. междун. конф. «Оптика полупроводников». Ульяновск. 1998, 77.

181. Семенов A.A., Солодовникова E.H. Гетерофазная структура в пленке двуокиси ванадия // Тр. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов». Ульяновск. 1998, 37.

182. Семенов AJV. Оптическая бистабильностъ в аморфном дисульфиде германия // Тр. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов». Ульяновск. 1998, 45.

183. Семенов A.A. О фазовых переходах в цепочке атомов // Тезисы докладов школы — семинара «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники». Ульяновск. 1998, 34.

184. Семенов АЛ. Фото индуцированная неустойчивость и фазовый переход полупроводник—металл в системе Пайерлса // ФТТ. 1998, 40, И, 2113-2118.

185. Семенов А.Л. Фотоиндуцированный фазовый переход в системе Пайерлса // ЖЭТФ. 1998, 114, 4 (10), 1407-1420.

186. Семенов АЛ., Солодовникова E.H. Образование сверхре— шетки фаз в пленках двуокиси ванадия в окресности точки фазового перехода // Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск. 1998, 2 (5), 67—71.

187. Семенов А-Л. Фотоиндуцированная сверхструктура в низкотемпературной фазе системы Пайерлса // ЖЭТФ. 1999, 115, 4, 1297-1314.

188. Семенов A.A. Фазовый переход металл—полупроводник в системе с неупорядоченно расположенными примесными атомами // Тр. междун. конф. «Физические процессы в неупорядоченных полупроводниковых структурах». Ульяновск. УлГУ. 1999, 23.

189. Елисеева C.B., Семенов AJV. Влияние вида потенциала межатомного взаимодействия на фазовый переход металл—полупроводник пайерлсовского типа // Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск. 1999, 2 (7), 70 — 76.

190. Семенов AJV. Динамика системы Пайерлса в световом поле // ЖЭТФ. 1999, 116, 6 (12), 2154 2175.

191. Семенов АЛ,, Солодовникова E.H. О температурной зависимости периода гетероструктуры вблизи точки фазового перехода металл—полупроводник в пленке двуокиси ванадия // ФТТ. 2000, 42, 1, 170-171.

192. Елисеева C.B., Семенов A.A. Температурная зависимость нижнего края оптического поглощения полупроводника с пайерлсовской неустойчивостью // Тр. междун. конф. «Оптика полупроводников». Ульяновск. 2000, 53.

193. Семенов A.A. Фотоиндуцированная сверхструктура в пай— ерлсовском полупроводнике // Тр. междун. конф. «Оптика полупроводников». Ульяновск. 2000, 172.

194. Семенов AJV. Индуцированная постоянным электрическим полем гетерофазная структура на поверхности пайерлсовского металла // ФТТ. 2000, 42, 6, 1125-1128.

195. Семенов AJY. О влиянии кубичного ангармонизма межатомного взаимодействия на низкотемпературную фазу системы Пайерлса // ЖЭТФ. 2000, 117, 6, 1175-1180.

196. Семенов A.A. Учет несферичности атомных волновых функций электрона в теории структурного фазового перехода пайерлсовского типа // ФТТ. 2000, 42, 10, 1842 — 1847.

197. Елисеева C.B., Семенов A.A. Структурный фазовый переход пайерлсовского типа в цепочке атомов с кубичным энгармонизмом // Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск. 2000, 1 (8), 25 29.

198. Елисеева C.B., Семенов А.Л. Влияние ангармонизма четвертого порядка на фазовый переход металл— полупроводник в одномерной системе атомов // Труды молодых ученых УлГУ. Ульяновск. 2000, 11 — 12.

199. Семенов АЛ., Шарапов М.Ш. Влияние изменения центральной частоты светового поля на безрезонаторную оптическую бистабильность в системе Пайерлса // Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск. 2000, 2 (9), 18-20.

200. Семенов AJV., Шарапов М.Ш. Частотный гистерезис в системе Пайерлса // Ученые записки УлГУ. Серия физическая. Ульяновск. 2000, 2 (9), 21—23.

201. Елисеева C.B., Семенов А.Л. Двухпараметрическая модель фазового перехода металл—полупроводник в одномерной системе атомов // Известия ВУЗов. Физика. 2001, 1, 34 — 37.

202. Семенов А.Л. Динамика фото индуцированных изменений электронного спектра пайерлсовского полупроводника // Тр. междун. конф. «Оптика, оптоэлектроника и технологии». Ульяновск. 2001, 90.

203. Семенов AJV-, Шарапов М.Ш. Безрезонаторная оптическая бистабильность в квазиодномерных полупроводниках пайерлсовского типа // Квантовая электроника. 2001, 31, 10, 921-925.

204. Шарапов М.Ш., Семенов А-Л. Температурная зависимость параметров фазового перехода полупроводник—металл в системе Пайерлса // Тр. междун. конф. «Оптика, оптоэлектроника и технологии». Ульяновск. 2002, 152.

205. Семенов А-Л., Шарапов М.Ш. Бистабильность оптического поглощения в квазиодномерных пайерлсовских полупроводниках // Оптика и спектроскопия. 2002, 92, б, 967 — 970.