Короткопериодные сверхрешетки полупроводников со структурой цинковой обманки на примере CdTe/HgTe и GaAs/AlAs. тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Чернівецький державний університет ім. Ю.Федьковича

РГ6 од

о V г-., УДК621.315

£ <- ІСГІ ^ -

СТУДЕНЕЦЬ ВІКТОР ІВАНОВИЧ

КОРОТКОПЕРІОДНІ НАД ГРАТКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ІЗ СТРУКТУРОЮ ЦИНКОВОЇ ОБМАНКИ НА ПРИКЛАДІ СсІТе/^Те ТА СаАз/АІАя (01.04.10 - фізика напівпровідників і діелектриків)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Чернівці - 1998

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі теоретичної фізики Чернівецького державного університету ім. Ю.Федьковича

Науковій! керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Мельничук Степан Васильович, Чернівецький державний університет, професор кафедри теоретичної фізики

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Берча Дарія Михайлівна, Ужгородський державний університет, професор кафедри фізики напівпровідників

доктор фізико-математичних наук, професор Махній Віктор Петрович, Чернівецький державний університет, професор кафедри оптоелектроніки

Провідна організація: Львівський державний університет ім. І. Франка (м. Львів)

Захист відбудеться ”^Ь_” 1998 р. о год. на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д76.051.01 при Чернівецькому державному університеті ім. Ю.Федьковича за адресою: 274012, м.Чернівці, вул.Коцюбинського, 2.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Чернівецького державного університету ім. Ю.Федьковича (вул. Л.Українки, 23).

Автореферат розісланий" 9.1 " СЩяікЛ 1998р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради "у _____М.В. Курганецький

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми досліджень. Розвиток напівпровідникового матеріалознавства в останні десятиліття вийшов на рівень досліджень напівпровідникових гєтероструктур. Ці системи стали об'єктом дослідження в більшості лабораторій світу, які займаються фізикою напівпровідників та напівпровідникового приладобудування. Однак, незважаючи на досягнуті успіхи в теоретичному і практичному вивченні надграток, продовжують виникати нові задачі, які потребують подальших фундаментальшіх та прикладних досліджень.

Наявність границі розділу між двома напівровідниками і додаткової періодичності в напрямку росту надгратки приводить до змін в електронному і фононному спектрах порівняно з об’ємними напівпровідниками. Велика різноманітність надграток на основі одних і тих самих матеріалів зумовлює велику різноманітність їхніх фізичних властивостей. Це в свою чергу вимагає створення надійних методик розрахунку фізичних властивостей надграток.

В результаті інтенсивних експериментальних досліджень надграток зібрано великий об'єм даних, інтерпретація яких потребує розвитку' детальних уявлень про мікроскопічну природу явищ. Зокрема, існують розбіжності відносно параметрів надгратки СаАБ/АІАв, при яких відбувається перехід від надгратки 1-го типу до надгратки ІІ-го тішу. Це стосується як теоретичних, так і експериментальних результатів, отриманих різними авторами. Актуальним є вибір моделі і наближень, що використовуються при розрахунках фізичних властивостей. Дані моделі повинні добре описувати об'ємні матеріали, а також враховувати симетрійні властивості надграток та особливості на гетерограницях. Практично зовсім не досліджувались коливні властивості дефектів у надгратках.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконувалась у межах координаційної програми Міністерства освіти України: "Дослідження фізичних характеристик масивних і просторовообмежених систем і конденсованих середовищ під дією зовнішніх полів."

Метою роботи є розрахунок і аналіз фононного та електронного спектрів надграток, складовими яких є тетраедричні напівпровідники груп АгВб, А3В5. Пояснення на основі теоретично отриманих результатів даних

експерементальних досліджень по фотолюмінісценції короткоперіодних надграток СаАє/АІАБ.

Завдання, які розв'язуються у дисертаційній роботі:

• розрахунок коливного спекіру надграток на основі тетраедричних напівпровідників А2В6 і А3В5;

• аналіз поведінки інгерфейсних мод і коливних властивостей домішки заміщення в надгратці;

• отримання електронного спектру досліджуваних надграток і його аналіз в залежності від товщини напівпровідникових матеріалів;

• дослідження оптичних властивостей надграток СаАБ/АІАБ.

Наукова новизна

Теоретично розраховано коливні спектри надграток СсіТе/ЩТе, СаАБ/АІАБ. Проаналізовано ступінь локалізації і поведінку інтерфейсних мод в залежності від хвильового вектора і періоду надгратки. Досліджено енергію і симетрію локальних коливань домішкового атома в залежності від його положення відносно гетерограниці.

Розраховано електронну структуру надграток. Встановлено параметри переходу прямозонна-квазіпрямозонна-непрямозонна структура для надграток СаАБ/АІАБ, і переходу напівпровідник-напівметал для надграток Cd.JIgi.xTe/CdTe.

На основі отриманих результатів для електронного і фононного спектру надграток пояснено експериментальні результати по фотолюмінесценції короткоперіодних надграток СаАз/АІАБ. Встановлено, що процеси фотолюмінесценції в даних надгратках відбуваються при участі саме інгерфейсних фононів.

Практичне значення роботи

Отримані результати пояснюють експериментальні дані по фотолюмінесценції надграток ОаАБ/АІАБ, а також можуть бути використані для аналізу інших оптичних характеристик дослідя^ваних надграток. Результати дослідження електронних і коливних спектрів напівпровідникових надграток служать основою для розуміння фізичних принципів роботи напівпровідникових приладів, елементною базою яких є надгратки.

з

На захист виносяться:

1. Значення енергій інтерфейсних коливних мод та їх локалізація на атомних площинах надграток СсіТе/^Те і СаАв/АІАз.

2. Аналіз поведінки локальних коливань, зумовлених домішками заміщення, в надгратці СсГГе/ЩТе в залежності від розміщення домішки відносно гетерограниць.

3. Встановлені послідовності переходів: непрямозонна-квазіпрямозонна-прямозонна структура в системах (СаАз)п/(А1А5)п та перехід напівметал-нашвпровідник в системах CdxHgl_xTe/HgTe для різних значень х.

4. Інтерпретація експериментальних даних по фотолюмінесценції короткоперіодних надграток СзАб/АІАз на основі розрахованих колітних і електронних спектрів надграток.

5. Спектральні залежності діелектричної проникливості для надграток СаАз/АІАз.

Публікації і особистий внесок дисертанта. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 10 наукових робіт, перелік яких наведено в кінці автореферату.

Дисертант провів теоретичні і числові розрахунки фононних спектрів надграток [1-6]. Здобувач провів всі теоретичні і числові розрахунки електронної структури і оптичних властивостей надграток [710]. Дисертант брав участь у постановці задач і обговоренні результатів усіх опублікованих робіт. Експериментальні результати, що приведені в роботах [9,10], отримані Литовченком В.Г., Корбутяком Д.В. та Крилюком С.Г. (Інститут фізики напівпровідників НАН України).

Апробація роботи. Основні результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на конференціях і нарадах: І Міжнародна конференція "Матеріалознавство алмазоподібних і халькогенідних напівпровідників" (Чернівці 1994); XVI Пекарівська міжнародна конференція по теорії напівпровідників (Одеса 1994); VIII Науково-технічна конференція "Хімія, фізика і технологія халькогенідів і халькогалогенідів" (Ужгород, 1994); Міжнародна школа-конференція по фізичних проблемах матеріалознавства напівпровідників (Чернівці, 1995); Міжнародний симпозіум "Нанострукіури: Фізика и технологія 96" (Санкт-Петербург, Росія 1996).

Структура і об’єм дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури, трьох додатків і примітки. Робота викладена на 118 сторінках: включає 24 рисунки, 5 таблиць і список літератури (114 джерел).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обговорюється актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано задачі досліджень, наукова новизна і практична цінність отриманих результатів, представлено положення, які виносяться на захист

і приведено відомості про апробацію роботи. .

Перший розділ присвячено огляду літератури по досліджуваних питаннях. У ній аналізуються різні методи розрахунку електронного і фононного спектрів надграток напівпровідників із структурою цинкової обманки.

В другому розділі визначено коливний спектр короткоперіодних надграток CdTe/HgTe. Знайдено енергію і симетрію локальних коливань, що виникають при внесенні в надгратку домішки заміщення.

Фононний спектр надграток знайдено в моделі жорстких іонів, розробленій для напівпровідників груп А2В6 та А3В5 із структурою цинкової обманки, адаптованій для надграток . Дана модель послідовно враховує ж короткодіючу, так і далекодіючу кулонівську взаємодію.

Розрахунок фононного спектру при певному зачешгі хвильового вектора к зводиться до розрахунку і діагоналізації динамічної матриці (І)

D% (bb'\k)=*D% [ЬЪ’Щ+’D* ИаТ) (1)

Тут р і р' нумерують атомні площини, a bib' задають тип атома (катіон або аніон).'

При розрахунку динамічної матриці, параметри, що описують взаємодію атома, який знаходиться на гетерограшщі, бралися як середні арифметичні відповідних параметрів для CdTe і HgTe.

Особливості міжатомних взаємодій на границях розділу між двома напівпровідниками приводять до появи інтерфейсних коливних мод. Для виявлення даних мод досліджувалась локалізація коливних мод на атомних площинах, що утворюють границі розділу. З цією метою розраховувались власні вектори відповідної динамічної матриці. Локалізація моди на атомній площині з індексом р пропорційна квадрату

модуля власного вектора динамічної матриці (дані власні

вектори нормовані на одиницю). Як показують числові розрахунки, інтерфейсні моди локалізовані саме на границях розділу. В Таблиці 1 приведено енергії інтерфейсних мод і їхня локалізація на двох границях розділу для хвильових векторів в високосиметричішх точках зони Бріллюена. Границя І представляє собою три атомні площини СсІУТе/Н^, а границя II - відповідно площини Н§/Те/Сс1. Величина локалізації для кожної границі отримана в результаті сумування по трьох площинах.

Таблиця 1. Енергія і локалізація інтерфейсних мод на двох границях розділу

Г К X

00,СМ"1 І II со,см'' І II га.см'1 І II

27.9 0.47 0. 25.7 1.0 0. 57.5 0. 0.40

29.2 0. 061 36.2 0. 0.82 81.1 0.46 0.06

61.5 0.91 0. 48.1 0. 1.0 124.5 0.78 0.

61.5 0. 0.91 115.8 1.0 0. 131.5 0. 0.67

112.9 0. 0.89 125.0 0.41 0. 154.1 0.94 0.

112.9 0.89 0. 141.5 0. 1.0 154.6 0. 0.95

138.9 0.59 0. 146.8 0.14 0.54 155.7 0.87 0.

138.9 0. 0.59 147.3 0.54 0.21

143.8 0. 0.36

143.8 0.36 0.

На Рис. 1 приведено дисперсійні криві інтерфейсних фононів вздовж високосиметричних напрямків зони Брілюена надгратки

Рис. 1. Дисперсійні криві інтерфейсних фононів.

Коливний спектр домішки заміщення досліджувався методом функцій Гріна. Якщо V - збурення, що вноситься домішкою, й С -функція Гріна надгратки то нові - обумовлені дефектом - стани визначаються з умови

І1е{сїеі(і- (7Г)} = 0 (2)

Зміна силових постійних при внесенні домішки описується одним параметром /.

Знаходження нулів визначника (2) значно спрощується з врахуванням симетрії задачі. Всередині напівпровідникових шарів (далеко від границі розділу) будь-який атом має теж саме оточення, що і атом в об'ємному напівпровіднику СсіТе або ЩТє (точкова симетрія 7^). Для атомів, які знаходяться біля границі розділу симетрія, понижується до С2у Тому необхідно здійснити перехід до симетричних координат, які перетворюються по незвідних представленнях групи С2у.

Г=5Аі+2А2+4Ві+4В2 (група С2у) (3)

Г=А2 +Е+Рі+ЗЕ2 (група Тл) (4)

Співвідношення (3) і (4) задають нам симетрію і кількість коливань, які виникають внаслідок появи точкових дефектів у надгратках із напрямком росту [001], при розміщенні домішки на границі розділу і всередині

напівпровідникових шарів відповідно. Конкретні числові розрахунки

проведені для домішки Мп, яка заміщує С(1 або Нд в надгратці Сс1Те/Н§Те. Наявність домішки описується зміною маси атома ДМ і зміною силових постійних і.

На Рис.2, приведена енергія локальних коливань атома Мп в залежності від його положення (номера атомної площини р) в надгратці (CdTe)8/(HgTe)8.

220

200

_ 180 І

її

160 140

Рис.2. Енергія локальних коливань в надгратці (СдТе)8/(^Те)8, легованій Мп, в залежності від розміщення домішки в надгратці (/=0).

Всередині напівпровідникових шарів коливання трикратновироджені і мають симетрію Р2 групи Тл. Енергія коливань в цьому випадку рівна £»= 169см'1 (для напівпровідникового шару СдТе) і е7=141см'1 (для напівпровідникового шару ЩТе) і співпадає з енергіями локальних коливань, розрахованих для об'ємних напівпровідників CdTe і ^Те. При наближенні до границь розділу, з пониженням точкової симетрії до С>, дані коливання розщеплюються на три: Р2 ~А\+В\+В2. Як видно з Рис.2, розщеплення має місце у випадку, коли домішка знаходиться безпосередньо на атомних площинах, які утворюють границі розділу (р=2, 16, 18, 32).

Аналогічна картина розщеплення спостерігається й у випадку врахування зміни силових постійних. Із зменшенням силових постійних енергія локальних коливань зменшується, і при певному значенні ґ дані коливання попадають в область суцільного спектру надгратки і делокалізуються.

В третьому розділі отримано електронні спектри короткоперіодних надграток СаАз/АІАБ та СсІТе/ЩТе в моделі сильного зв'язку (модель 5р35*).

На Рис.З. приведено залежності ширини прямої забороненої зони для надграток (Н§Те)ш/(Сс1Тс)п при фіксованій кількості шарів СсІТе (п=3,4,5,6,16) і при зміні кількості шарів ^Те. З рисунка видно, що перехід від напівпровідника до напівметалу відбувається при наступних співвідношеннях між кількістю моношарів (т=9, п=3), (т=12, п=4), (т=13, п=5), (т=14, п=6), (т=17, п=16).

Рис.З. Ширина забороненої зони надгратки (HgTe),n/(CdTe)n, в залежності від т при фіксованому значешіі п.

На Рис.4 приведено ширину забороненої зони для симетричних надграток (CdxHg1_xTe)m / (CdTe)I1 т=п=3,6Д6 як функцію концентрації х. Для порівняння приведено цю ж величину для твердого розчину С(1хН8і_хТе.

-0,2 - /’

_0 4 _______і_і--■_і--1___і_______і_і_і____

’ 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

х

Рис.4. Ширина забороненої зони надгратки (СсІхї^і.хТе^ССсІТе),, як функція складу х. Ширину забороненої зони твердого розчину Сс^Н^Де позначено квадратами. 1- ш=п=3; 2 - т=гп=б; 3- т=п=1б.

В залежності від складу твердого рочину х та кількості шарів в надгратці (Ссі кН§І_хТе)га / (Сс1Те)п, структура буде мати різну заборонену зону як за величиною, так і за знаком. Тобто, із зміною товщини шарів можливим є перехід від напівметалічної до напівпровідникової структури. Детальний аналіз спектру надграток СаАБ/АІАБ проведено в Розділі 4.

В четвертому розділі проведено комплексне дослідження електронного і фононного спектрів короткоперіодних симетричних надграток (СаАБ)п/(А1А5)п. Дано інтерпретацію екперименгальних даних по фотолюмінесценції даних надграток.

При розрахунках елекіроного спектру основна увага зосереджувалась на дослідженні положень нижніх підзон провідності та верхньої валентної підзони в залежності від кількості шарів в надгратці. На Рис. 5 приведено дані залежності в точках Г, Х2 та Х^у=(Хх, Ху).

Рис. 5. Положення найнижчих енергетичних підзон провідності та краю валентної зони надгратки в залежності від кількості моношарів.

Із аналізу величин власних векторів секулярних матриць у даних точках встановлено, що рівень спекіра надгратки формується в основному Хх та Ху станами об'ємного А1А$. Дві інші підзони (Гс і Х2 ) формуються як станами одного, так і станами іншого напівпровідника. Зокрема, основний вклад у рівень Х2 надгратки вносять Х2 стани об'ємного АІАб, в той час ж вклад станів Г об'ємного ваАв є незначним. Для рівня Гс надгратки ситуація обернена: основний вклад в нього вносять Г стани об'ємного СаАБ. Дана закономірність є проявом відомого Гс-Х2 змішування зон при утворенні надгратки. Взаємне розміщення даних підзон, а відповідно і характер краю зони провідності надгратки (Рис.5) суттєво залежить від товщини шарів. При п>9 надгратка є прямозонною, оскільки основний вклад у нижню підзону валентної зони вносять Гс стани СаАБ. Для п=6-9 надгратка є квазіпрямозонною структурою з найнижчою підзоною Хг, яка формується станами об'ємного АІАб. При п<6 структура є непрямозонною з найнижчою підзоною Хху, яка походить від об'ємного АІАб. Дані переходи можна прослідкувати при вивченні інтенсивності та кінетики спектрів фотолюмінесценції.

В експериментальних спектрах фотолюмінесценції (Рис. 6) даних надграток спостерігається три смути А, В і С. Для надграток з п=4, 5 дві слабкі за інтенсивністю смуги В і С є фононними репліками основної

смуги А. Це характерно для квазіпрямозонних структур. При п=2, 3 смуги В і С мають більші інтенсивності ніж основна смуга А, що характерно для непрямозонних структур. Найбільш інтенсивна смуга фотолюмінесценції зумовлена випромінювальною анігіляцією прямих вільних екситонів, що включають в себе Г-електрони і важкі дірки квантової ями (СаАз).

Б,еУ

Рис.6. Спектри фотолюмінесценції надграток (СаАБХЛАІАБ),, (п=3;4;5) при температурі 4.2 К.

Результати експериментальних вимірів дають перехід від квазіпрямозонної до непрямозонної струкіури при гі~3 - 4 (Рис.б), тоді як розрахунок дає трохи більше значення п~6 (Рис.5). Дана невідповідність пов’язана з тіш, що для короткоперіодних надграток використання параметрів об'ємного матеріалу є менш обгрунтованим, ніж для надграток із великою кількістю шарів.

Вимірювання кінетики фотолюмінесценції при дослідженні надграток з п=12-13 показали що постійна часу спаду інтенсивності

фотолюмінесценції т складає 1-2 не. В той же час ж в надгратках з п=9-10 т =1-2 мкс. Такі часи релаксації характерні для непрямих переходів. Отже, в області товщин квантових ям і бар'єрів п=10-13 відбувається перехід від квазіпрямозонної до прямозонної структури. Таким чином, результати розрахунків і вимірів досить добре узгоджуються.

На Рис.7 приведено залежності ширини забороненої зони від кількості моношарів надгратки. Криві Г і Х^у відповідають поведінці ширини забороненої зони в точках Г і Хку надіратки. Експериментальна залежність ширини забороненої зони, отримана з вимірів фотолюмінесценції, зображена пунктирною лінією.

Рис.7. Ширина забороненої зони надгратки (GaAs)n/(AlAs)n в точках Г і Xvy в залежності від кількості моношарів. Пунктирна лінія - експеримент.

Коливний спектр досліджуваних надграток розраховувався в моделі жорстких іонів. Деталі даного розрахунку описані в Розділі 2. В області оптичних коливань GaAs в точці Г є інтерфейсні моди з частотами 253, 255 см'1, а в точці X - 260см'1, які близькі до експериментально визначеної з вимірів фотолюмінесценції, моди з енергією ~31меВ(250см' ’). В області оптичних коливань AlAs екпериментально фіксується мода has =48меВ (388см'1), що близька до теоретично визначених інгерфейсних мод з енергією 390 см'1 в точці Г та 389 см'1 в точці X відповідно. Тобто, має місце добра кореляція між значеннями частот інтерфейсішх фононів,

які беруть участь у фотолюмінесценції, експериментально визначеними і теоретично розрахованими. '

На основі знання електронного спектру надгроток (СаА5)п/(А1Аз)п розраховувалась уявна частина діелектричної проникності з врахуванням переходів зона-зона. У результаті розбиття енергетичних зон об'ємних матеріалів при утворенні надграток на залежності є2 (ю) з'являється рад

додаткових піків. Із збільшенням числа моношарів кількість мінізон зростає і на залежності е 2 (со) піки зливаються в суцільну криву з

максимумом, енергетичне положення якого близьке до аналогічних максимумів в с 2 (га) для СаАэ і АІАз та твердого розчину (За^АЦАв, і

праісгично не залежить від кількості моношарів.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ

1. Отримано фононні спектри надграток (СсГГе)п/(Н§Те)п та (СаА5)п/(А1Аз)п для різних товщин напівпровідникових матеріалів.

2. Знайдено дисперсію інтерфейсних фононних мод та їх локалізацію на атомних площинах надгратки. Розрахунки проведені для ряду надграток (Сс1Те)п/(ЩТе)п, та (СаА5)п/(А1А5)п.

3. Досліджено енергію і симетрію локальних коливань, що виникають при внесенні в надгратку домішки заміщення, в залежності від розташування домішкового атома відносно гетерограниці. Конкретні розрахунки проведені для системи Сс1ТеЛ^Те:Мп.

4. У рамках напівемпіричного методу сильного зв'язку (модель зр3б’) отримано електронні спектри надграток на основі напівпровідників А2В6 і А3В5. Досліджено залежність ширини забороненої зони надгратки від товщин шарів складових матеріалів. Встановлено при яких значеннях т і п надгратка (СсІТе)т/(ЩТс)п переходить з напівпровідникової до напівметалічної структури. Для надграток (СаАз)п/(А1А5)п при зміні п від 3 до 12 спостерігаються перехода -непрямозонна-квазіпрямозонна-прямозонна структура.

5. Проведено інтерпретацію експериментальних результатів по низькотемпературній фотолюмінесценції короткоперіодних надграток (СаА5)п/(А1А5)п в області енергій 1.90-2. ІОеВ. Встановлено, що процеси фотолюмінесценції в непрямозонних і квазіпрямозонних

надгратках (GaAs)n/(AlAs)n відбуваються при участі саме інтерфейсних фононів.

6. Спектральна залежність уявної частини діелектричної проникливості симетричних надграток GaAs/AlAs слабо залежить від кількості моношарів і бизька до відповідної залежності для твердого розчину Gao.5Alo.5As.

Основні результат» дисертаційної роботи викладені в наступних публікаціях:

1. Юрійчук І.М., Студенець В.І., Мелиничук С. В. Раренко І.М.

Фононний спектр напівпровідникових надграток CdTe/HgTe //Abstracts booklet of The first International Conference on Material Science of Chalcogenide and Diamond-Structure Semiconductors. -Chemivtsi, 1994. - P. 153..

2. Yurijchuk I.M., Studenets V.I., Melnychuk S.V., Rarenko I.M. The

vibrational properties of superlattices based on A3BS, A2B6 semiconductors //Abstracts booklet of 16-th Pekar International

Conference on Theory of Semiconductors. - Odessa, 1994. - P. 26.

3. Юрійчук I.M., Студенець B.I., Мелышчук С. В. Раренко І.М.

Фононний спектр напівпровідникових надграток CdTe/HgTe // Abstracts booklet of The first International Conference on Material Science of Chalcogenide and Diamond-Structure Semiconductors. -Chemivtsi, 1994. - P. 149.

4. Юрийчук И.Н., Студенец В.И., Мельничук С. В. Раренко И.М.

Локализованные колебательные состояния в композиционных сверхрешетках CdTe/HgTe INIII Научно-техническая конференция "Химия, физика и технология халькогенидов и халькогалогенидов" -Ужгород, 1994.- С.135.

5. Юрийчук И.Н., Студенец В.И., Мельничук С.В., Раренко И.М.

Фононный спектр полупроводниковых сверхрешеток CdTe/HgTe Ц Неорганические материалы. - 1995. - ТЗ1. - №10. - С.1328-1332.

6. Юрийчук И.Н., Студенец В.И., Мельничук С.В., Раренко И.М.

Колебательные своства дефектов в полупроводниковых

сверхрешетках CdTe/HgTe // Неорганические материалы. - 1996. -

Т.32. -№10. -С. 1193-1196.

7. Melnychuk S.V., Rarenko I.M., Studenets V.I., Yurijchuk I.M. Electron spectrum of semiconductor super lattices. // International school-

conference on physical problems in material science of semiconductors. -Chernivtsi, 1995. - P. 190.

8. Мельничук C., Студенець В., Юрійчук І. Енергетичний спектр та оптичні властивості короткоперіодних надграток GaAs/AlAs Н Журнал фізичних досліджень - 1997. - Т. 1. - №4 - с. 570-576

9. Korbutyak D.V., Kiylyuk S. G., Litovchenko V.G., Melnychuk S. V., Studenets V.I., Yurijchuk I.M. The photoluminescence spectra of short-period GaAs/AlAs superlattices //International Symposium "Nanostructures: Physics and tehnology 96" - St. Peterburg, Russia - 1996. - P.115-118.

10. Korbutyak D.V., Kiylyuk S.G., Litovchenko V.G., Melnychuk S.V., Studenets V.I., Yuriychuk I.M. Analysis of Photoluminescence Spectra Pecidiarities of Short-Period GaAs/AlAs Superlattices // Phys. Low-Dim. Struct. - 1996. - V. 11/12. -P.97-108.

Студенець В.І. Короткоперіодні надгратки напівпровідників із структурою цинкової обманки на прикладі CdTe/HgTe та СаАє/АІАБ. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 - фізика напівпровідників і діелектриків. - Чернівецький державний університет, Чернівці, 1998.

В роботі проведено дослідження фононних та електронних спектрів короткоперіодних напівпровідникових надграток CdTe/HgTe та СаАБ/АІАБ. Отримано енергії та дисперсії інтерфейсних коливних мод та їхню локалізацію на границях розділу для даних надграток. Досліджено енергію і симетрію локальних коливань у залежності від положення домішкового атома відносно гетерограниці. Знайдено параметри надгратки, при яких відбувається перехід прямозонна - квазіпрямозонна -непрямозонна структура для надграток (СаА5)п/(А1А5)п та перехід напівметал - напівпровідник для надграток (Cd.xHgi.xTе)т/(СёТе)п- На основі аналізу розрахованих фононних і електронних спектрів та експериментальних даних по фотолюмінесценції короткоперіодних

надграток (ОаА5)п/(А1А5)п зроблено висновок, який полягає в тому, що процеси фотолюмінесценції в даних структурах відбуваються при участі саме інгерфейсних фононів.

Ключові слова: короткоперіодш напівпровідникові надгратки, границя розділу, інтерфейсна мода, локальне коливання, електронний спектр, фотолюмінесценція.

Студенец В.И. Короткопериодные сверхрешетки полупроводников со структурой цинковой обманки на примере Сс1Те/Н§Тс и СаАє/АІАБ. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.10 - физика

полупроводников и диэлектриков. - Черновицкий государственный университет, Черновцы, 1998.

В работе, проведены исследования фононных и электронных спектров короткопериодных полупроводниковых сверхрешеток С(1Те/Н§Те и СаАв/АІАБ. Получены енергии и дисперсии интерфейсных колебательных мод и ихняя локализация на границах раздела для данных сверхрешеток. Исследовано энергию и симметрию локальных колебаний в зависимости от положения примесного атома относительно гетерограницы. Найдены параметры сверхрешетки при которых происходит переход прямозонная - квазипрямозонная - непрямозонная структура для сверхрешеток (СаА5)п/(А1Ав)а и переход полуметал-полупроводник для сверхрешеток (Сёх^,.хТе)т/(Сс1Те)п. Из аналіиза рассчитанных фононных и электронных спектров и экспериментальных даных по фотолюминесценции короткопериодных сверхрешеток (СаА5)п/(А1А5)п сделано вывод, который состоит е том, что процессы фотолюминесценции в даных структурах происходят при участии именно интерфейсных фононов.

Ключевые слова: короткопериодные полупроводниковые

сверхрешетки, граница раздела, интерфейсная мода, локальное колебание, электронный спектр, -фотолюминесценция.

Studenets V.I. The short-period superlattices of semiconductors with zinc-blend structure on the example CdTe/HgTe and GaAs/AlAs. -Manuscript.

Thesis on search of a scientific degree of the candidate of physical and mathematical sciences on the speciality 01.04.10 - Physics of Semiconductors and Dielectrics; Chemivtsi State University, Chemivtsi, 1998

Investigations of phonon and electron spectra of short-period semiconductor superlattices CdTe/HgTe and GaAs/AlAs are carried out. Energies and dispersion of interface vibrational modes and their localization on superlattice interfaces have been obtained. It is found that energy and symmetry of local vibrations depend on impurity atom position around interface. Parameters of superlattices are defined then transition direct -quasidirect-indirect band structure for (GaAs)n/(AlAs)n superlattices and transition from semimetal to semiconductor for CdHgTe/CdTe superlattice occurs. As the result of analysis of calculated phonon and electron spectra and experimental data of photoluminescence in short-period (GaAs)n/(AlAs)n superlattices we came to a conclusion that photoluminescence processes in these structures take place with interface phonons.

Kev words: short-period semiconductor superlattices, interface, interface mode, local vibration, electron spectrum, photoluminescence.