Корреляция и примеси в уакозонных полупроводниках и низкоразмерных структурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

■8 О»

Г, Г!?.1\ V

Чершвецъкий держаний университет \м. Ю. Федьновнчз

На правах рукопису УДК 621.315.592

Дугаев ШталШ Костянтинович

КореляцП I домшкп в вуаькозоштх нашвпров1дшисах та ищькорозм^рннх структурах

(01.04.10 - ф]зика нашвировшшпдо 1 дюлекгримв)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацП на здобуття наукош о ступеня доктора ф)зико-магемагичних наук

Черн!вц! 1996

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана в Чершвецькому Е]дд1ленн5 Ьюппуту пробле! матер5алозиавства Нацюнально! Академи наук Украшн

Оф'Ц1ЙН1 опанентш доктор ф!зико-математичннх паук, професор Сизов Фед1р Федорович

Нрошдна орган(зац1я: 1нституг ф]зики Национально! Академ:} наук Украйш

Захист вщбудетъся 29 листопада 1996 р. о 15 год. на заадаш спевдал1зовано1 вчено! ради Д.07.0.1.06 при Чершвецъком державному ■ ун1верситет1 ¡м. Ю.Федъковича за адресом: 2740К м.Чершвц], ьул. Коцюбинеького, 2.

3 дисертацкю можна ознайомитися в бШлютещ Чершвецысо1 державного университету 1м. Ю.Федьковича (вул. Л.УкраУнки, 23).

Автореферат розюлашш "__"____1.996 р.

доктор ф5зико-математичних наук, професор ЛукЫнець Богдан Антонович

доктор фоико-магемагачних наук, професор Мельничук Степан Васильевич

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалтч1сть теми дснмпджеиь. В дисерташйнш робоп розгля-уто коло питанъ, пов'язаних з елекгронними кореляцшми в ап!впровщниках з домишками. Так1 кореляцИ е вщловадальыми за фюкти, що виникають внасл1Док взаемодп' М1ж елскгронною га омннковою пщсистемами. Електронш кореляцИ в шдсистем5 ¡льних носив струму обумовлюютъ ефекшвну М1ждом1шког,у заемодш. В свои черту, че^ез систему домшок, як* даюгь >луктуюючий випадковий потешиал, виникають ефективш взаемодП сами« електроншй тдсистемь

Централъне м1сце в дисертацн посадае проблема мапнтних ореляцШ, як! зумовлюкль непряму обмшну - взаемодЗю М)ж апппшми домшшами в вузькозонш . нап^впровщкикгх. Ця роблема мае важливо значения для наппвпровщникгв, легованих агшгнимИ дом1Шками (так званих нап1вмапмтних нашвпро-¡днгаав). 1нтерес до натвмагштних нашвпровининт зараз досить еликий, щс насамперед пов'язано з можли б^стю ефективно впливаш а енергетичний спектр, оптачж та фотоелектричн! власгивосп ап1впр0вщиик1в через систему магштних доиииок V керувати цими ластивостяий за допомогою зовншлгьш о мапнтното поля. Слщ 1значити, що серед нап1вмагн1ших нап1впров1дникш досягь добрв ивчен! нап1ВТфов1дНики пшу АзВе 1 набагато менше зроблено в бласт5 вузькозонних кап1впров1Дник5в з релятивктським спектром йпу А4В5. Окр1М цього, менше уваги прид!Лйлось вивченню ластивосп>й цих нап1впроп5диик1в при високих концентрацЬ х агнЬгних домшок, Саме тому в дисартацй основНу увагу прид1лено озтляду нап1Впр0В1дник1В типу А4В6, а також магшпшмазас юд'шм них, що стають важливими ■ при досигь високих концентрациях

Остатнм часом особливий штебес' викликають натв-ровщшжов! низькорозм1рш сгруктури ) надграпсЯ. Сучасиа анотехнологЫ досягла в цьому врыхаючих усп}х1В. Тому стае гобхцщим поширити розтляд будь-яких напЗвпровщшрсових сполук 1 в1дповщн! низъкорозм!рш струкгури 1 гетерострукгури. В исертацШнШ робот! окремо розглядаютъся структуры з кванговими 4ами на основ! натвпров1дникр5 типу А4Вв 5 .ердих розчтнв.

Ця проблема важлива зараз сама по соб! з точки зору 1х електронного спек!ру. В дисертацп також детально розглянуто особливссп магштно! взаемодИ в системах з квантовими ямами.

Взаемод1Я елекгрошв з домишками в нал1впровщниках е вадповщальною за виникнення снециф1чних кореляцш в електроннш пщ систем], що приводя гь до локалЬацй елекгрошв, причому. ефекпшна розмдрнкть смстеми вМграе тут дуже важливу роль. В Ц1Лому локализация - велика 1 складна проблема. В дисертацН розтлянуп окрем! П питания, пов'язг и з кореляцШними ефектами в тонких пликах, а також з кжетпчними властивостями кореляцшних функций при наявносп зовшшнъого електромагштного ноля та фоношв.

Юлька рок ¡в тому гарячою точкою фЗзики твердого лла стала проблема магштннх багатошарових структур. Наявшстъ в них тантського магштоопору (порядку 100 %) в слабких магшгних полях об]цяе велик! перспектпви таких систем у приладах магштного загшсу. В .дисертацл представлено теорш гетероконтакту в таюй структур], яка базуеться на врахуванш. взаемоди електрон1в з домш1Кзми на границ! розд!лу р^зних сполук.

Таким чином, увага в дисертацшшй робоп концентрувалась иа найб!льш актуальних проблемах, як\ пов'язаш з електронними кореляцхями 1 домшками в вузькозошшх нап1впровщниках та низыюрозм!рних системах. № проолеми були | е в центр] уваги в_ наукових журналах 1 конференциях протягом останшх десяти рок1В. Цдм визначаеться вктуальшсть дано! роботи. *

Метою роботи е проведения комплексного дослщження 1 визначення виршальноТ рол), яку вЫграють електронш кореляцй в вузькозонних натвпровадниках \ низькорозм1рниу структурах з домшками 1 дефектами. •

Завдання, ям розв'язуюгься в дисертацшлш робоп, наступи!:

• розробити теоретичний апарат -для опису низькорозм^рних структур на основ! нап1впровщншов А4В6;

• досл'дити особливосп обмшноЗ взаемодИ в нашвпро^штках з магштими доммнхами;

• досл^дити механизм непрямо! взаемочИ м5ж домишами в сегнетоелек!ричних крмсталау 1 нашвпровщникових твердих розчинах;

дослщиги кореляцШш ефекш прилокал1зацП елекгронш в гоню!х пл1вках, знайти юнегачш р^вняння для кореляцйших функцШ; ДОСЛ1ДНП1 роль кореляцЩиих ефекпв при дифузП домшок в низькорозм1р1шх структурах;

досл]дитч вплив взаемодП з домпиками на елекгричний отр в

I

гетероструктурах;

дослщити кореляцй в квазщвовим^ршй випадково викривленШ структур!.

Загальла методика /т,осл!да<е;гь. Автор користувався piiHio.ni агальновизнаними методами теоретично! ф]зики: функц1ями Гргна, [>ейнмзл1вськями д1аграмами, методом функцюнапышх штегр&шв. Срш того, широко використовувались комп'ютерш розрахунки, але ¡льки в тих випадках, коли було неможливо вс1 розрахунки довести 10 К1нця в аналогичному вигляд5. Р окремих випадках автором були юзвннут] власш методи. Наприклад, у пе*шпй глав1 при розгляд! ;вантових ям було використано метод, в принцип! аьалопчний. адомому к-р-методу, але пристосований до ршення конкретно! адачЬ В четвертш глав! було розроблено метод знаходження шетичних ргвнянь для електронних корелягор1В, який використовуе ехшку Келдиша для нершноважних процеав, але на р1вш эункцюналтгшх штеграл1в, як це робиться в георН слабко! [окал^зацП. Широко використовувалось також самоузгоджеНё ¡аближення та метод середнього поля, в основному в рамках методу эункцюн .льного ¡нтегрування. '

Наукова новизна. Вперше побудовзио ефектявний гам1льгон1ан на основ! запролонованого методу розтляд, 1свантоворозм1рних структур, вузькозонних нашвпровщншов;

Вперше розраховано. ефекгк вну взаемодт малитних домшгок в квантоЬих ямах 1 Шверсних гетероконтактах на основ} нап1впр0в1дник!в типу А4В5; •'■

Показано важливу роль електронних кореляцШ при стнодальному розпад) твердих розчшпв вузькозонних нал1впров1д?тк]:; ' -

Вперше розраховано квантову поправку до лров^носп . 5 магН1Гооп!р в тонкШ шивщ; .

Вперше знайдено юнетичн1 р5вняння для електронних хорелятортв в теорП локал1зацЙ;

• Побудовано послщовну теорию гетероконтакту з випадковимн розствачами на поверхн! розд^лу,

• Bnepine добудовано теорда слектронно! сисгеми у випадку двовим1рно! випадково викривлено? noBepXHi.

Теоретична шншсть робота лолягае в тому, що розроблеш автором метода вирииенйя проблеми можутъ бути використэш при дослщжети шших задач reopi'f нап1влрсвщниюв, металш i кап1вметал1в, а саме, при дослвдженж енергетичкото спектру в кьангових ямах на ochobi вузькозочшх кристал1в А2В5 та А3В5, магшгних коррпяцШ в таких структурах, при розрахунках ттгантс.ького магштоопору в мульпшарах з магшпшми та немалишими металами, локал^зацШних поправок ч системах ¡з стохасгачнями збуреннями кшетично! природи.

Практична ц|итпгть робота полягае, по-перше, у можливосп використання розроблено! загальноЗ теорН при розгляд! конкретних задач ф5зйки вузькозонних натвпровщниюв, а по-друге, у можливоел безпосереднього використання отрпманих результатов при анализ) експериментальних даних i розробш.електроняих приладив на ochobi rbahtobops^mipifflx структур.

Так, результата першо! глави по дослщженню енергетичногс cneKipy низькорозм^рних сисгем г важливими безпосередньо для олтачних дослщжень, а знайденпй ефективний гамильтониан може бути використаний, налриклад, для вивчення транспортних властивостей в квантових ямах. Розроблений метод дослщженш спектру може бути - також ьикористаним для ширтозонних нан1впров1ДШШю типу АгВ^ i А3В5 при Великих ¡мпульсах електрон!в.

Результат друго! глави по мапиших вза^мод)ях зажлив] для анализу експериментальних даних по нашвмапнтних налщ-проводниках типу A^Bg. Зокрема, отримаш i езультати показуюп можливкть ¡снування фази спинового скла в об'емних кристалах, щс узгоджуеться з експерименгом. Аналопчш результата для низькорозмфних систем в майбугньому будуть мати тяшаь лри детальному експериментальному досл'щженн! таких систем.

Результат дослщження можливост» спшодалыюго розладу (глава 3) нап^впровщникових твердих розчшпв п¡дтверджуюп загальноприйняту думку про нестУиость тих сполук (твердил

розчишв), в яких ширина електронно! заборонено! зони е близькою до нуля.

На захнуг рнносяться:

1. Ефекптний гам1льтошал, що описуе електрони 1 Д1рки в квантових ямах на основ] нашвпровдашюв типу А4Вб.

2. Результат розрахунк1в енергепгшого спектру в квантових точках на основ1 нап1Впровщник1В А4В§. г

3. Те рш взаемодЯ магштних дои ¡шок у вузькозонних об'емн х нашвпровщника* типу а гакож квантових ямах та I зерсних гетероконтактах на основ! цих нашвпровщниюв \ !х твердих роэчинщ.

А. Висновок про суттевий внесок електронно! пщсистеми при терм один ам гчн ому розгляд! спшодалжото розпаду нап^впро-вщникових твердих розчишв.

5. Результата розрахунку коефпцента дифузП в низькорозм1ршй систем! при наявнос-п вип дкових силових пол1В, а також при взаемоди з елеюронною шдеиетемою.

6. Формули для магштоопору в тонких пл.зках в слабких магштних полях.

7. Юнетичне р!вияння в теорй лока^йзаип.

8. 1еор1я чроходження елекгричного струму через метал1Ч1П гетероконтакта при ьаявност! лохал13ованих на контакт] лефек11в*1 домшок. ■ "

9. ТеорЬ' електропровЦносп для двовим!рж>! вкпадково-викривлено! ловерхш. :

Публ^апи 1 особистий аиесок дисертаята. За материалами дисертацйноТ роботи опубликовано 31 наукову роботу, перелж яких наведено в кшщ автореферату. .

Дисертантом проведен! :новл) тйоретичш обчислення в цих роботах. • Розрзховано ениргетичних спекгр ! хеильов! функцп елекгрон!в в квантових ямах, розрзховаНо енерг!ю магнето! взаемодй домшок 1 чепряму обмшну взаемодш немагштних домшиок, коефиценти дифузП в }{,1гькорозм1рк-'Х структура*, квантов) поправки. до провщносп в гонких пл1в: -найдено кшетичне р'тпяНия' в теорИ слабко! локал1зацП, розраховано контактний отр в систем! двох мегал)В з домпиками : а порерхш

розд!лу, розраховано час релахеацй електрошв при pyci ездовж випадково викривлено! повепхш.

Диробашя роботн. Ochobhí результата дисергацшно! робота доповадались i обговаривались на таких конференвдх i парадах: V i VI Всесоюзнкх конференщях з ф13икох1М1чних властивостей легування нап1впровщникових матер1ал1в (Москва, 1982; Москва, 1988); VI, VII i VIII Всесоюзних симпозиумах по нашвпровщниках з вузькою заборонено» зоною i нагпвметалах (Лъв)в, 1982; JIkbíb, 1986; Льчш, 1991); XI i XV нарядах з reopil нап1впровЗдннюв (Ужгород, 1983' Льшв, 1992); XI Всесоюзнш конференцп з физики сегнетоелектрикт (Чершвц), 1986); VIII конференцп по конденсованш рсовиш (Будапешт, 1988); XXV Всесоюзни" парад i по ф)зиц] низьких температур (Лешнград, 1988); IV Всесоюзнш конференцй з термодинамики i матер}алознавства наптпровщниюв (Москва, 1989); III Всесоюзной конференцН з моделювання вирощування кристал5в (Рига, 1990); Республшанськш конференцп э физики i xímíi поверхт i граничь розд^лу • вузькоинлинних HaniBnpoBioHUKÍB (Льв1в, 1990); V м^жнароднш конференцй з физики електрояно-олташшх макроструктур i мжроприладЗв (Герахлюн, Грец5я, 1990); III ВсесоюзнШ конференцй з Maiepiaтознавсзаа халькогешдних натвпроведникхв (Чершвц1, 1991); XXI, XXII i XXIII м!жнародних школах по ф|зищ нап^впровадникових с.полук (Яшовець, Польща, 1992, 1993, 1994); VII мЗжнародшй конференцп з вуэькозонних натчвпровщниюв (Саусемптон, Великобритания, 1992); II Украшсбкш конференцп з матер^алознавства i ф5зики н ал шпр ов i дник jbhx фаз змпшого складу 'Шжин, 1993); 1 М1жнароднШ конферс щй з матер]алознавств" халькогенцив i нашвпровадншов з структурою алмазу (Чепн'ш, 1994); М5жнародн5й школ)-сем1кар5 з дшичних проблем матер1алознавс^а HaniBnpoBi/iHJiKiB (Чершвц], 1995); заседаниях Учено! ради 1нститут) теоретично! фг ■ ки ím.. Л,Д.Ландау (Черноголовка, 1984, 1985).

Структура i об'ем лисертаип. Дисертащя складаеться г вступу, семи глав, висновкш i списку цитованоЗ лггератури. роботг викладена на 237 сторшках, включае 39 рисункт i список л)терагури, що мктить 226 джерел.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

У вступ! обговорюеться актуальшстъ теми, коротко описано зм1ст робота, сфор15ульовано положения, що виносятъся на захисг, наукову i практичну цшшсть задач, що розв'язуютъся в дисертащП.

У nepTiiitt глав! розроблено reopen -ший апараг для опису квантово-розм!рних структур на ochobi вузькозонних нап!в-проввдцтов типу A^Bg.

Детально раьглянуто випадок прямокутно! квантово! ями, яка '?оделюеться параметром ширини заборонено! зони 2A(z) в гамглъТошаш модел! Дурака. Спочатку знайдено хвильов! функцн для руху вздовж Bici z (перпендикулярно до площини ями), коли ¡мпульс руху в площин! ями доршндае нулю, kL~0: Впкористовуючи ц! функцн як базис, знайдено ефективнии гам!льтошан, що опмсуе носИ в квантовой ям\. Для першо! (найб чижчо!) пари квантово-розм1рних ршшв ефектпвннй тамшътошан Я е прямою сумою двох. гам>льтошан!в (2+1)-вим!рно! квантово! електродинамжи з прошлежними знаками параметру ширини заборонено! зони 2еь, де -е„ - перша пара розм!рно-квантованих р!вшв

И = Hj Ф Н,„ fiur = ±£0az + -^{oj.! х + <V „), . (1) да - - матриц! Паул!, v - параметр м1Жзонно! взаемоди. Показано, шо р1-вняння для квантово-розм^рних piBHiB е складаеться з двох. ршнян»

' ■-^Ti-^)." ' . , ■<='

де ко = Vе 2 - До / v, к, = Ja^ - е2 '/ v, До i Д1 - -вщловцшо параметри заборонено! зони вссредеш ями i зовн'), L - нашвширина квантов о! ями, v - параметр м5жзонно! пзаемодп. Р/вняння (2),(3) визначають ДВ1 системи р1вн!в. В одоий систем! (2) хвильов! функцП для piBHia в 30Hi пров^носг! включають парну функций вщ г для першо! б)спшорно! компоненти' tpiz) i наларну - для другоТ %(z) , в другш (р1внйння (3)) - непэрну для ц(г) i парну для ^г). Для р!вн!в в валентной зон! все навпаки_ - в систем! (2) функцн (¡/г) непарш, а ^(г) - пари;, а в систем'] (3) <р парш i % неларнь

Рис.1. Залежшсть енергп квантово-розм5рних р!вшв в квантовш ЯМ1 ащ параметра До при £=2-10"$ см.*

Енергй квантоЬо-розм]рних р1вшв в квантовж ЯМ1 знайдено до лях ом чисельних, розрахунюв. На рис.1 представлено залежнють енергш квантово-розм1рних ргвшв в'щ параметра ДоЗа допомогою знайденого ефективного гам1льгошану розглянутий також енергетичний спектр в квантовШ ям! в перпендикулярному мапптаому пол1 В. Енергп магшгнпх рщшв для кожно! вщповщно! пари розм1рно-квантованих р'тшв дакяься наступними формулами

\

\

fo-

£0 + -5 MfiB

(4)

(5)

да gv, gc - факторн Ланде.для зон валентно! та пров)дносп, 9'<9c+gv)/i, «=0,1,2...

Розглянуто такой; задачу про енергетичиий спектр в квантових точках для структур па ociiobî натвпров1Дникш типу AjBg. ГНд пспереднъо! задачi це вшр]зняеп>ся гнм, що параметр Л(г) в гамЫьтошаш Д1рака е сферично-симегрнчним. При цьому задача а шлому може на бута сферично-симегричною за рахунок можливо! агйзотропп вихшюго гамиштошалу.

В ¡зотропному випадку знайдено р1вняння для квантово-розм)рних pi вша квантово! ями, а сам] енергй pfeHÎB розраховано чисельно як функцй в!д розм1ру квантово! ями (рад1усу квангово! точки/2).

Снремо розглянуто влнадок, коли :свантова яма складаетъся >з взаемпо швертованих нал1Впр0В1д:нпк1В, тобто, коли параметр А(г) мае р1зш знаки всередеш i зовш ями. Знайдено енергепги-п pieni, яю попадаютъ в заборонену зону для HaniBnpoBiflWiKa 3 меншим значениям IА !, а гакож хвильов1 функтдп таких стан'ш, яю насправд) виязляюгься граничними станами, осюльки в основному зосереджеш поблизу границ! частники. При R—>«> енергм найнижчого р'тия граничних сташв прямуе до нуля, i рлдпорлдний стаи вщповщае вейлхвсъкому стану.

У в1!падку сильно! амзогропн вихщного галйльтот'апу використовуетъся ад^абатичне наближення. Спочагку знайдено хвильов! функцп швидкого руху - перпендикулярно до BÏci енергетичного елшсо!да,' а також р1вняш!я для вщповщних 1свангових piBHÎB, яю е функциями вщ координати повшыюго руху. Чисельний розрахунок дае залежшсгь енергп швидкого руху в5д posMipy квантово! точки Л ï вщ г. 11ю залежшсть можна ■lijieapisynarn в обласп найменших енерпй, що приводить до ефективного релятивктського гамильтониана, якин описуе пов'ьчышй рух, з нараболниюю залежшстю параметра енергегично! нллини

АО)~г2. Знайденб апалтпше ршкния задач! про квантуванчя руху вздовж шс! вигягнутосп елшсо5да. •

У тцй же глав! рогглянуто пктанпя про енергешчнлй спектр домшюк в нешвертованш кваитовш ям» нагивпровщниюв А4В§. При цьому розглддаегъся вкладок', коли ширина ями доситъ вузька, -порядку або менше масштабу потенциалу домгшки всередеш цШ ями. Тод1 задача зводигься до двовим^рно'! реляттшктсько? моделК : короткодтчими домшшами, для яко! знайденс вщпоещш домшшов: р!вн1 як функци вщ величина ефективного потенциалу домяики. Ш вщмшу в!Д р1шелня для аналогично! тривимгрно? задач!, домаики : малим потенциалом дають р5вш, енергм яких е екепоненцшно малою.

У друпй глав? розгдядахлъся взаемоди а напшпровщниха> типу А4Вб у магнтшми домшжами.

Насамперед розглядаетъся взаемоды в об'емних (тривим^рних) кристалах. Вихшним е анззотрояний (в загальному випадку) гамйштошан таиу Дурака, який опнсуе носИ одта ¿-долили. Взаейод1Я з магнтюю домшжою береться контактною взлемодкю, яка в загальному випадку може буш опьсана зг дспомогою двох констант зв'язку <?{ 3 <72 (матричш елементт потенциалу взаем одИ на хвильових функциях зон провадно тз валентно!). Взаемодзя двох магнтшх домшюк на вщсташ Я. г другому порядку теорп збурень сшисуеться Д1аграмою типу петл'г Важлшшм моментом у вс1х розрахрисах е те, що оймшиа взаемоди Через носи одшй. И-до.лини зберггае напрямок у й-простор:, якик визначаеться положения Ц1еЧ долнни. Сумарний внесок вс!Х долит бключае сумузання по рззних долинах. Ашзогролгя окремо! долине може бути виключена ¡з розрахункхв за допомогою одночаскогс иасшгабного перетворення в реальному 1 оберненому просторах.

Важливо зазмачити, що основною особлив'ютю обманно' взаемоди у вузькохщликних напзвпрозадниках являетъся иаявшсп взаемоди через збудження в!ртуальних електрон -д!ркових пар (зужкозонний аналог мехашзму Блоембергена-Роулинда), яке па бзльш ¡сгогне, чим менше ширина забороненоз зони. Тому булс розраховано саме внесок у взаемодш магнггннх домшгок лрг вщсушос.т) легудання Ымпотенщал ц- 0, тобто ^находиться всереден: злйороьоно) зони), 1 яри температур! Т~0.

Характерном масштабом вщсташ для взаемодП е величина г>/&, (для нап1впр0в!дшшв Ад В5 параметр м^жзонно! взаемодИ о=5-10 8 еВ-см). На великих шдсганлх, Я»и/А, взаемоди спнпв мае

такий вигляд

(6)

™<Ф = § + ~ 3 ] К1)

де Переважае аклзферомагжгна взаемод1я окремих пар.

Взаемод1Я включае поряд з гайзенберпвським також 1 псевдо-дщольнил член. Внсновок про антферомагншшй знак взгемодн е важливим для пояснения можливосп :сиування фази спшового скла, яку було знайдено експерименталъно в кристалах 5пГе, леговани^ марганцем.

При малих вщетанях, Я «и/А, лереважае феромаппгна взаемод!я, \ гакож ¡снуе псевдодшольнпй внесок.

Було розглянуто питания про можлив! гипи упорядкування магтппшх «омент'в в парах в зале:кност1 вщ вщсгаш Я '1 сП1ввщношення М1Ж константами зв'язку д\ ! <70. Як вдавилось, при Я>о/А 1 д^узг'О найменша енерпя г' щовщае аншферомалпгно впорядкованим парам з моментами, перпендикулярннми до вектора Ц, що з'еднуе пари, а при <7(/с?2<0 ~ 3 моментами, щ<эколшеарш з

При К<ь\/А феромагншю впорядкован5 пари маклъ момент, перпендикуляр»} до § при д\/д->>0, ибо спрлмоват вздовж § при

Розглянуто вплив легування на взаемодпо. У цьому випадку взаемод!Я складаетъся з двох внеекщ. Перший з них вщповщае випадку ц-0 (тому його можна вважати внеском в1д кристал^чно! гратки), а другий, лов'язаний 5з звичайннм мехашзмом РКК1, - вщ збудження електрон-д!рочних пар поблизу фермЬловерхнь При В»кРл (Ь-р - импульс електрон!в на фермьповерхнО 1 достатньо сильному легуванш, ¡¡¡¡»А/в, цел внесок мае вигляд

¡и щ

(.91 - 92? с ~

2 + ¿д-МгГф

соб(2 кТН) (8)

1 мгсттъ псевдоднпольнии член, що зумовлено наяЕшетю сильно! крйсгал1чно1 сшн-орб!гально! взаемодп. В формул! (7) тензор у^

побудсдаано з всктэрк) f та п, де п - вектор напрямку вщпо^чдно! L-долини.

Розтлянуто гакож вплив темпера, ури Т*0 иа взаемодш в об'емних иелегованих иап!впроБ!дниках A^Bg. Взаемодш при цьому зменшуеться за рахунок того', що ефективно зменшуеться фазовнй об'ем для збудженнх в1ргуалышх електрон-дфочних пар. У формул! для взаем ода з'являеться температурили фактор ехр(-к2Г2Я/vA).

Окремо розглядагться випадок, коли модель Д!рака е яотанпм наближенням для опису енертешчното спектра нап)впр0в)дник1в А4В6. IJ.e - шверюваш структура, прикладок яких е тверд] розчшш Pb^xSnxTe 3 х>0,35. У цьому випадку для розрахункш використоьуегься га^льтошан Дъчнока, що включае кьадратичш пс ¡мпульсу члени. Розрахунки азаемодИ для гамшыошана Д!ммока було проведено чисельними методами. Важливим результатом е наявнкть осциляцш у взаемодЯ для сильно швертовано! структури, коли мшшальна ¿нергетнчна Щ1лина визьачаетъся в!дм!нним вхд нуля шпульсом k^ini Л |)1/2/Л. При цьому навиъ у вщсутносп легування з'явдяються осциляцн взаемодН з перюдоу -feo"1.

Дал! у друпй глав! проведено розрахункн взаемодН магшгннх дом1Шок в квантових ямах н ап íb л ров! дши; ¡в типу AíBg. Для ;;ього використовуеться ефективний гамильтониан електрсн1В у квантов ÜÍ ям i, який було побудовано у лергшй глав}.

Спочатку розг иядаеться випадок, коли пара домшюК ¿»находиться точно всереден! квантовоЗ ями. Проведений розрахуноК дае залежшстъ взаемодн в'щ вЗдстак! нЪк домшшамк. Окремд розглядаються пари з маггатнкми моментами вздовж I перпендикулярно до-площини квантовоЧ ями. Результат для взаемод',1 на великих в ¡деталях R»v/eq (е^-£с - найблнжча пара розмзрно-квантованих píbhíb) мае такий вигляд

_ Nvg2e^exp{-2Re0/v)

N^ef exp(-2Re0/t?)

дй a,p=x,y - Nv - число до;, ш, g - ефективна константа взаемоди домшок в квантошй ям i. '

Для того, 1доб1> розрахуватн вэаемод^ю малптних домциок, як! знаходятъея не точно в центр! квантово! ями, розроблено такий

(9) (Ю)

математичний апарат, коли окремо - розглядаетъся кожна мапптна домшжа. Для дов]ЛЫюго положения ше'; домшши в квантовш ям1 розраховано просторовнй розподЬ'] магшгно! гусшни, я кий зумовленин магнгтним вакуумным екрануванням (по аналоги з вакуумним екрануванням заряду в кванговш електродинам'щО. Цей розподш е лшыною комбшашею ст:еграчиого 1 анттметр'ппого рОЗПОД1Лу

т{х, г) = ти)(х)!Нг) + т1а](х)«¿(г),. < 10)

де Ф^г) 1 Ф2(л) - парна ! непарна хвмльошфункцп елекгрона в кванторЛл ям1, я'а було злайдено в глав*1 1. Сиыетрична та антисиметрична часпши магшгно! густини визначаються В1ДПовадш1ми константами гж'язку д*,да (констакти взагмодп дом л пни з симетричною та антнсимегричнсю часпшами магшгно! гус' пы), як1 розраховуютъся по таких формулах

о) = | |сфО - Ч>) + А(г + г0)][ф?Ы 4 Щг]\ (11)

д.(л) = д](1гЩг -го)-А(7.+ г0)]ф,(г)<%(г) (12)

де А(г) - функцш "затравочного" розпод'глу магншю/ гуспши окремо! домшши. Чисельний розрахунок коМстант зв'язку представлено на рис.2.

Таким чином, магштна домшка в кванговш ям! через константа зв'язку д51 да взаемод5е з симетричною 1 антисиметричною машиною густиною. Розробдений апарат поглиблюе уявлення про фззнчш процеси, що супроводжуюгь механизм взаемодп магшгних домшок через збудження в)ртуальних електрон-д^рочних пар.

Розглянуто також випадок, коли магшгш домики знаходягься е швертованому гетероконтакп. В щй ситуацй, як було вперше показало Волковим г Панкратовим, на граниш кнуюгься слециф5чш безщ!линн1 вейлгвсъм збудження. Обмшна взаемод:я домшок через таш збудження носить далшоддачий характер. В дисертацшнШ робот5 розраховано взаемодт домшок через вейл;вськ] збудження.

Рис.2. Зале/;:нюгь консганг зв'язку Г'Д положения домш1ки в квантовш ямНЛо=0.01 еВ, е0=0.04 еВ, Ь=10 6 см).

При цьоыу застосовано метод, якнй було використано у першш глав1 для знаходження енергетичного. спектру елекгрошв 1 д1рок в квантових ямах.

Розрахунок показав, що при- (у вщсутносп легування) взасмод1я носить феромагншшй характер 1 залеяшгь вад вадсташ як \/Яг. Магштне впорядкування в окремих парах виявляетъся разним в залежносл мд сгЛвв'тюшеяня констант зв'язку. При 0<д2/д1<2,-16 енертетично випдне феромагшгне впорядкування з магштними моментами вздовж В ус5х шггах випадках основний стан вщповщае феромапптно впорядкованим моментам, що спрямовзш перпендикулярно до площини гетероконтакту.

Безщтлинний характер вейл1вського спектру для швертованого гетероконтакта не дозволяе повшспо знехтувати легуванадм. Тому було проведено розрахунки вяаемодП для швертованого гетероконтакта при .наявносп слабкого легування. Виявилось, що взйемоддя складаеться ¡з двох незалежних один вщ одного внесюв.

Перший з них це внесок грана), який було розраховано при ¿1=0, а другий виникае В1Д обмн:у електрон-д1рочнимп парами лоблпзу фермНюверхл! 1 мае ооцилюючий характер - веде себе як со$(2крП-ср.)/Я2. Таким чином, для тих нар домшю]., для як их взаемод1Я буде зумовлена .иереважно обм'шом елекгрон-/ирочними збудженнями иоблизу фермЬповерхн] (п..)у РКК1), а для гах пар, для яких вадстань Н«кРл буде багап при слабкому легуванш), буде переважати обмш ва'швсышми збудженнями.

У третШ глав] також розглянуто непряму взаемодт домшюк, але вже ;ншоЗ, немагштно! природи.

Насамперед розраховано непряму взаемодт домшюк з утстю оптичних фоношв. При цьому використало той факт, що в дсяккдг вузъкозонних нашвлровщниках типу Ад 13<5 (З'пТе, РЬйеТч) маюгь мкце фазов1 переходи сегнегоелекгричиого типу, що супро-воджуються пом'якшенням левних фононних мод. Поблнзу точки фазового переходу енерпя збудження таких фоношв дуже мала, тому можча очжувати, що внесок у взаемодт буде достагньо суггевим. Розрахована в дисертацН взаемоды аналог¡чна обмшу електронними збудженнями 1 пов'язана з розсшванням фоношв на домпиках.

Формули для енергп взаемодп мають такнй виг ляд. При низших температурах, Т«со (со - певна гранична енерпя фоношв, порядку дебаевсько!)

Ь(К) = " Рг С , Ш)

а при високих температурах, Т»ю,

де % - константа електрон-фононного зв'язку, <о0 1 с - парамегри фононного спектру, що береться у вигляд1 а\ = + с2кг (спектр м'яких фоношв). Взаемодп дом^шок мае характер притягання.

У трепй глав! розглянуто також взаемодто через збудження електрон-Д)рочних пар, яка виникае в задач! про слшодальний розпад нал1впр0в)дник0вих твердих розчшпв. Заметь окремпх домшюк Гут фиуруе концентр ацНшпй розпод!Л твердого розчину, а ефекпшний гамильтониан, що олисуе гей розпод1л, включае в себе

взаемодда через " обмш едектрон-д1рочними збудженнячи в електрониш пщсистемь Знайдена нами форигула для темперагури сгинодального розпаду мае такий виглу л,

Г «О

^ = - ^ Р. (15)

. Й2У2\ ~ ~2пГ + ^

2Т

де р дае внесок вщ елслгроннс» пщсистеми:

р = -г'5р I

Г с!Е Г Г

+

-1 /

р Е- Ч

(16)

У0 - потенщал атомов, що складаюгь одну з компонент гвердого розчину, с - концентргихя для ц\а компонент. Тут розглядаеться наП1Впрошдник з парабол!чшш спектром електрошв 1 д^рок. Матрнчш елементп бзаемодн з електронною подсистемою складаюгь матрицю р, а - шдповщна константа зв'язку. Внесок у взаемодда вщ елехтрошю! пщсшгеми зростае, коли мнймальна енергля збудження електрон-д]рочн1п: пар мала. Це приводить до зменшення темперагури сшиодалъного розпаду в натвгповщниковому твердому розчлш з малою енерпеЧ "збудження електрон-дфочних пар, тобго, коли енсргетчиа щшша в електронному спектр! наближаеться до нудя. Ефект е вираженим сильшше в низькорозм^ршй систем!, оскмыш мае флуиуацшну природу.

У четвертШ глав! розглядаюхъся електронш кореляцн в задачах Про локал1зацда електрон1в в домвдкових системах. В рамках теорп слабко! локал1зацн Алыпшулера-Аронова-Ларкта-Хмельницького локализация проявляеться в квантових поправках до провщносл, як5 в свою черту розраховуються через певш корелятори типу гуспша-густина (дифузони) та корелятори флуктуацш надпровщно! гусгинн ¡(куперони),

В дисертащйнш робот] розроблено теорш для корелятор!в купероиного типу в достагньо тонкШ шивш (коли довжина вшьного пробку електрона I набагаго больше товщини пл!вки ¿), виходячи з д,ифузшного р!вняння для такого корелятора. При цьому вважалось, що розстовання електрона »»а поверхн! плавки е дифузшним. Розраховано маг^нтоошр • в тонкШ ПЛ1ВЦ1, який визначаеться квантовими поправками д мае певш особливосл у лортвнянш з

магшгоопором для говстах пл1вок. Формул» для къантових поправок % до магтптопровшюсл в тонкш пл!вц! мають гакий виг ляд

де Н - мэгшгне поле, Ьц - магшгна довжина, тг - час збою фази хвильово! функци (вюначаеться непружними проиесами), х - час релаксащ! ¡мпулъса електрона, Наведена теория показуе можливттъ змши нахилу на залежное л магшгоопору вщ логарифма поля при певному значеннт магнитного поля, а також дозволяе шляхом вимфш магшгоопору знаходити час релаксацп для непружних процеав. Експерименти, як! були проведен! Бвенакером, ван Гсутеном та ¿я., шдтвердили наявшсть передбачених теортею особливостей. В роботах цих же гттортв теорда було розвинуто на випадок дзеркального розсдавання електрошв на поверхш плавки.

В Ц1Й же глав) розроблено загальну кшетичну теорда 1 знайдено кщетичш р1внякня для корелятор!в разного типу в електронних системах з домшжами. Теория базуеться на викорнстант техшки Келдыша для нер5вноважних процессе. В рамках наближення слабко! локал!зацП для вироджених нагпвпроваднншв 1 мегалш, тобто при виконанн! умовй кР1» 1, в робол знайдено ефективний лагранжиан, який описуе низъкоенергегичн! збудження в квазщвовим^рнш систем! з домциками при маявност! зовшшшх електромагштних пол ¡в та фоношв, Полем, що описуе вс! можлив! флуктуацп електронно! густини разного типу (електрошп, магн!гн!, надпровщш), являеться матричне поле О бе^межно! розм!рносп в наступних просторах: часовому, келдишевському (подвоекня часового простору пов'язане з иеобх1дн1сгю розр!зняти п^ичинн! га анптричинш функци Грша), решичному (репл)ки використовуюгься як допом!жний апараг для проведения усереднення по випадковому полю домшок) га зарядовому (яке враховуе фазу хвильово! функци електрона). Симетр^я матриць О вщповщае симетричним просторам в квантовШ теори поля, як! будуються за допомогою певно! видмено! матриц! (¿о

шляхом вс1х мож'лнвих перетиорепь типу Q-T lQ0T, де Т - чов!льна уштарна магриця a npocropi Q-матриць. В дан^му випадку матрица £>0 знаходиться з умови екстречума (перевала) лагранжиана. Низькоенергетичн! збудження в систем! вщповщають слабо неоднорадиим в простор'} ! час! ун!тарним перетворення Т. Для таких слабо иеоднорЗдних ф-нолш знайдено ефекгавний лагранж!ан s дифуз!йному наближенш. Вш мае такий виг ляд

L -- wJdrSpjffic^^ + ÎÏ + гефЬо^)

Г ■ % 1 я 1 (20i

+1rj-VQ, -~ Afo,Qo]J +qD~~(T2Qo[vxQ0l V^jj

де v - густина сташи на поверхш Ферм!, D - коефвдент дифуз1 електрошв, I - маговий оператор електрон-фононно*]' взаемодн, /1 i <3 - векторний i скалярний погенщали электромагнитного поля, шлу| включае шгегручання по часу. Останшй член в (20) пов'язаний магщлшм полем //. Цей член мае тополопчний характер, i lion ¡снування приводить до квангува;шя константи Холла. Ефекгавни] лаграиж'ш! (20) узагадьнюе reopijo слабкоз' локаЛ13ацн дл нестащонарних i нелру,.лих процеав. BapiauLi (20) по мали В1дхиленнях матриц! О в!д перевально! приводить до кшетл.чни р'шшнь для дифузон'ш та куперон1В. В дисертацШнт робот! знайден га кож загалыи ршпяиня для прогэдносл через флуктуацп р-матршп

У п!ш/Л глав! розглянуто дифузш домшок в низькорозмгрн! систем! при наэвност! випадкових силових полЗв або при взаемод домнмок з електронною подсистемою.

У першому випадку в систем! домшок виникають ефекпш кореляцп, що прмводятъ до ренормування коефвдента дифузн. Д-г розв'язання nieï задач! використано метод ренормхрупи, причок розглянуто як чисто дьовим!рний випадок, так ! випадок нец!л розм!рност! простору d=2-е, що дозволяе використати е-розкла^ Показано, що для ашзотропних кореляцш випадкових пол1в ршеш р'тнянь ренормфупи дають р!злi закони дифузн при певт в!др!зках часу. Наприклад, для двовдапрного випадку ренормован! коефпнент'дифузн при сильшй ашзотропп в облает! ¡;<£0 буде такда

'1 + 2^

а в обласп §>£„■

(21)

(22)

де О0 - затравочний коефщ!ент дифузп, д^ 1 д-Р - загравочш кснстанти, то вганачаюгь кореляци знюотротю) випядкгто! сила гаусового типу, знак ллъда означае ренормування вщповщни-

констанг з §=<?, | = д = тах|<?о.^^1

, - ¡мпульс

частота, як! входять у ефективну взаемод!Ю дифузШних корелятор1В, %<г(910)л/3('д20У2/'э. Розрахунок парного корелятора змвдення домшши/що визнач^е закон 'Я руху, у вппадку сильно! ашзогропп буде таким:

а) при 1«? ехр(А/дй):

(хЩ = ВЧ ехр[-4(^}21п 1 } (у2^) = Оаг ехр[^4(д?)а (п ^ (23)

б) при ехр( 1/д{°)«1/х«ахр( 1/^:

<**(«)} = БЧ ехр[-4{§?}21п2 ^] (у2(£)) = ГРг ехр(-2д1°|1 + -

в) при ¿>--техрО/^);

{

т >

(24)

1п-■ * >

1 +

т У

(25)

де т-мш!мальний масштаб часу (час одного с грибка). Таким чином, ефективш кореляцй в систем! домшок приводить до вщхилення взд

дифузшного закону руху частики. ПроаналЬовано гакож рухливкть дом ¡шок при иаязпост'1 певного лосгшного поля. Теорм приводить до можливост1 певних аномалШ дифузй у т-аъкорозм1ршй сисгем1.

У цш же глав! дослщжувалась низысорозмфна дифузхя часганок (наприклад, ¡огив штеркалату у шарувашх кристалах) при паявност! кулон1всько! взаемодп з двовширними електронами в провщлих шарах, що знаходятъся на певши вщсташ вщ дифундуючих часпшок. Було розглялухо два прогилежних випадки. У лерпюму з 1шх вважалось, що часгинки рухаються високо над бар'ером, 1 тому можна повшстзо зиахтувати кристал^чшш потенциалом. Дифуз1я у цьому випадку повшсло визначаеться взаемод1ею з електронами. Злайдено залежшстъ коефщклта дифузП 1 рухливосп часшнки взд заповнення елекгронних зон. Формул» для рухливосп будуть /акими

\к- кк1, к .>> кр /„„ч

, (26) I. 2/я ■ к « кр

- у иипадку акр« 1, та

] t ок« 1 ,„^4

/г=-4йХ^х{2Л2 ак<<1 (27)

- у випадку акр»\, де 2а - розм!р мЗжшарового простору, в якому рухаеться частника, к' - обернений радиус екранування заряду в систем! двовим^рних електрошв. Рухлммсгь виявляегься немонотонною функшею вЗд ¡ыиульса Ферм! з миймумом, положения якого залежшь вщ сшввщношекня м!Ж а \ У к.

У другому випадку, який було" розглянуто в робоп, вважалось, що дифузхя проходить в основному шляхом квантового тунелюванпя через потенцшш бар'ери (випадок низьких температур). В цш ситуаци взаемод5я з електронами впливае на нмовЗршсть тунелювання. Було знайдено поправку до ймов)рност1 квантового переходу м1ж окремими мшшумами

Х&ССр ^

1 1 6хкРа*Е0) (2Ю

, а'о^сцз

де .До - ймов)ршсть серау оду у вадсугносп взаемодп з електронами, х0 - В1дстинь М1Ж мшшумами погеншалу, ю0 - частота коливання часгинки в м!шму>п, Е0-1Р^псР.

У шоспй главЗ розглянутс задачу про проходження електрошв через контакт двох метали при наявносп на поверхт розд)лу цнх метал13 дефект або домщюк. Так1 дефекти 5 домшки етворюють певне двовгонрне флуктукдаче голе, що вплнвае на коефиненти проходження та вщдзеркалення електрошп В1Д енергетичного бар'еру на поверхш рсзд]лу. Задача стала актуальною оеганшм часом у зв'язку з вшгригтям явшца пгантського мапитоопору в мапнгних метал1чннх мульттшарах. Представлений в дисертацшшй робой розрахунок контактного опору в метал1чшй гегзросистем* базуеться на вико; истанш кшетичних. ршнянъ для електрон^в в кожному з контактуючнх матер!ал1в.

Рис.3. Залежнкть контактного опору Сг-Ре вщ е„ для р)зних значень параметру у

Принципова проблема полягае в розробш послщовного метода знаходження граничннх умов для функцШ розшуцлу електрошв при наявност) випадковнх по л ¡в, що описуються певними кореляторами,

локгиизованими ha границ! розд1лу метал ¡в. У нредставленому рйпенш грани чш умови знайдено методом, яюш буи ранние залролонований Фалъковським для поверхн! металу, але цей метод поширено на виладок гегероконтакту. Виявляеться, що граничш умови для функций розпод1лу електронхв мають аигляд кшегичних р1внянь на самш • П' зерхн! розд!лу. Було знайдено рпиення B"ix ртвнянъ. у лершому порядку теорй збурень по кореляторах випадковнх тюлЪ,

Кшцев! розрахунки контактного опору виконаш чиселъно з ЕикористанняМ napaMerpiB, )ЦО характер™ д..л кетал!чш;х мапнтних мулъпшйр'ш, таких як Cr-Fe, Cu-Fe ra Си-Со. На рис.3 представлено залежн-Чть контактного опору в'ш параметру величини енергетичнвго бар'еру е0 на контакт! дяя системи Cr-Fe лри рдгних значениях параметру у, що визначае корелятор випадксвих пол5в.

У сьомШ глав! розглянуто рух електрошв i вщповщну провщшсть у Дй0вимфн!й систему причому замкть флуктуюючмх полт потенциального гшту розглянуто випадкове поле кшетично! природа. Конкретно, розглядаегься задача про рух елекгрона вздовж виладково викривленоЧ дровиМ1рно! поверхнл. Вихщний гамшьтошан для тако!" задач) записуеться за допомогою введения метричного тензора дЧ ■

Я = * i = У (29)

де т - ефективна маса електрона. Вщповщний енергетичний спектр для плоско! метрики береться у вигляд1 звичайного параболами ого спектру. BimanKOBi флуктуацп у такй систем! описуються корелятором вщхидення двовим1рно1 поверхш вщ площини у кожшй точц! {х,у). Було використано самоузюджене наближення за методом Coimo. Показано, що в систем! виникае певна ефективна взаем o/jia електронгв з кореляторами флуктуации метрики. Внесок гако'1 взаемодй у власно-енергетичну часгину для електрон!в може бути представлений за допомогою звичайних д!аграм.

Було знайдено тран'спортний час релаксацН електрсн!в, що ьизначае провщшсть систем* Ймов1рл;сть переходов для елекгрона з i «пульсом k при 3MÍHÍ тмпульса на величину Q виявляеться такою

А3$Ь4 ехо(-а2д2} , ^ . ,

■ш,.(<3 = А -/1-\ек ~ *.30)

та

де [0 - характерний масштаб змощення поверхш у напрямку вос1 г, а - характернпй масштаб кореляцт метрики, А - чиселышй коефщ^нг. Оц'шка величин» часу релаксаца при /д=3а^, к-а0'К а=10д0 (де а0 -характерний масштаб довжини; для металочноТ поверх!!! а0 - це постойна граткп) дае для металонноо поверх}« % ~ 10"1* сек.

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТ!! 1 ВИСНОВКИ

1. Розроблено теоретичний апарат для оппсу нмзькорозморних структур на осново вузькозоннкх нашвпров1Дгоипв типу А^Ве-Розраховано енергетичний спектр га хвильов} функцп електронов в квлигойш лм) на основ} нап}впров]дн:шз Всгановлено, що спектр складаеться з двох серп") р}вн}в розно! симетрп. Знайдено ефектавнин гамольтошан для отак • електрон'ю га /арок в квантовой ям о, а також електронимй енергетичний спектр в перпендикулярному до ями малипгому пол!. ;;

2. Знайдено енергешчний спектр електрошв 1 д!рок в квантових точках на основ} нат'впровщнихов пнгу А^В^. Показано можлоовость кнування в квангових точках на основ! матерклш ¡з взаемно !нвертованямк зонами граничнлх станов, енергш я ко ох иоплдае в заборонену зону нагпвпровщтша з меншим значениям ширин!! зони.

3. Розраховано енергетичний спэктр домзшок о дефектов у вузькои квантовой ям} на основ} наповпровЦнооюв АдВц. Показано, що домошков} ровно оснують при як завгодно малому потеншал! домшогао.

4. Побудовано теорою взаемодй маглтоих домошоос в кристалах, квантових ямах та шверсних гетероконтактах на основ} наповпровдаиков талу А^В^. Показана можливкгь кнув&ння флзи спинового скла в кристалах, що дозволило пояснит експерименталып дан}. Показано можливкть осцилянйно! мапйтно! взаемодп в нелеговгних об'емних кристалах з

нтертованим "спектром. Знайдено можлив1 шли м?"жтного впорядкування в домшшових парах. Дос^иджено особливост! взаемодИ мапптних домпиок в шверсних гегерокснтактах -далекод^я та можлмвкть '¡х феромагшгного впорядкування.

5. Показано ¡снування механизму непрямо? взаемодп домшюк через обмш фонолами з нашвпровдаиках типу А4В4 з сегнето-електричкими переходами. Показано, ию ззаемоднз приводить до притятання немагшших домшюк м)ж_со Зою.

6. Показано, що непряма взаемод1я через обмш електронами вдаграе • важливу роль в термодмнамгш спшода.-ьного розпаду нап'ш-

провщникових твердих розчишв, особливо у внпадку, коли енергетична иилшг в електронному спектр) с малою. Показано, що внесок електронно!" шдсиетеми сприяе сшнодалъному розпаду твердих розчишв на основ! вузькозонних напхвлровщншпв.

7. Розраховало днфузШш корелятори \ знайдено магштоошр, що зумовлений къаитотти поправками, в тонкш мегал1чнш пл'ющ в лоздовжньому мапшному пол1. Знайдено особливосп магштоопору ь тонких плавках, чщо будо шдтверджено подалышши експерим>чтами 1 теоретичными розробками шших авторов.

8. Побудовапо загальну теорию кшетичних р!внянь в теорн слабко'1 лок&шзацй. Знайдено ефективний лагранапан невпорядковано"! системи при наявностЗ зовшшшх е л ек гр ом агн: пшх лолЗв ! фоношв, а також кшетичн; ршняння для флуктуацщ електронних збуджень га ларпих корелятор1в рЬного типу (дифузон!в та куперошв).

9. Проведено розрахунки коефцнента дифузи 1 рухливосп частники, що рухаеться в низькорозшршй систем! в пол1 ашзотропних випадкових сил. Показано, идо вплив ефективних кореляцш в систем! приводить до того, що закон руху часуинки меже суттево вщр!знятась В1Д звичайного дифузШното закона,

10.Проведено розрахунки коефвдента дифузй' та рухливосп частники', що рухаеться у квазщвовшпрному простор! \ взаемод1е з елекгрокною пщистемо низьгсо'/ розм!рносп. Показано можливкть аномально"! дифузй, пов'язаноЧ виключно !з взаемод^ею штеркзльованнх домзшок з електронами в шарувагах к ристал а л: при внсокнх темяературах.

И.Побудовано георда проходження електрошв через гетероконтакт двох мегал!п, з дефектами або домшшами, зосередженими на границ! ротдшу. Проведено розрахунхи контактного опору для гетеросистем, що складаються з мапнштх та немагншшх мегал1В (мапптш мульпшари). Показано важлизюгь викорисганкя посл!довно1 теорн для розрахунку пгангського магштоолору в таких системах.

12.ПооудОваио георда руху елекгрона вздовж двовим^рноЗ випадково-крша' поверхш. Р. зраховано ймов^рносл елекгронних перехоД1в та транспортний час релаксаци, пов'язано! з розйтванням на випадкових викривленйях поверхн).

1. Литвинов В.И., Дугаев В.К. Особенности магнитной восприимчивости вблизи точки сегнстоэлектршевкого фазового . переходив узкощелевых полупроводниках типа A^Bg // ЖЭТФ,-1979. - Т.77. - N 1. - С.335-342.

2. Дугаев В.К.,Товстюк К.Д, Примесные состояния в узкогцелгеыл полупроводниках типа AjBg// ФТП, - 1980. - Т.Н. - N 12;-С.2371-2374.

3 Литвинов В.И., Дугаев Р.К. Магнитные свойства экситонною диэлектрика с реальным спектрам // ЖЭТФ 1 15В1.- T.81.-N 5.-С. 1803-1810.

4. Dugaav V.K., Litvinov V.I., Tovsiyuk K.D. interaction and spontaneous formation 'bf defects in the vicin. 'у of the phase transition point in crystals // Phys. I A. - 1982,- V.92. -. N 4,-P. 186-188.

5. Дугаев В.К. Теория примесных состояний в полупроводниках AjBg // Физич. основы полупров. материаловед.-Киев' Наукова . думка, 1982.-С. 11.5-126. -

6. Дугаев В.К., Хмельницкий Д.Е. Магнитосспротивление .металлических ппенок при - низкой концентрации примесей в

параллельном магнитном поле // ЖЭТФ. - 1984. - Т.86. - N 5.-С. 1784-1790.

7. Дугаез В.К., Хмельницкий Д.Е. Кинетическое уравнение в теории локслизпьи //ЖЭТФ. - 1986. - Т.90. - N 5.- С. 1871-1884.

8. Дугаев В.К. Взаимодействие принесен в полупроводниках, испытывающих структурный фазовый переход // Физич. основы пэлупров. материаловед'-Киев; Наукова думка, 1986. - С. 116-119.

9. Дугаев В.К. Термодинамика взаимодействующих примесей при ■квазихимических реакциях в твердом теле // Физ. электроника.-

1987.-N 35.-С 3-7.

10.Дугаев В.К., Петров П.П. Косвенное взаимодействие примесей, обладающих дипольным моментом, в бестелевых полупроводниках // УФЖ. - 1988. - Т.ЗЗ. - N 9. - С.1403-1407.

//.Дугаев В.К., Петров П.П. Энергетический спектр носителей в узкой квантовой яме в бесщелевом полупроводнике // ФТП.-

1988. - Т.22.-N 3. - С.519-521.

12.Дугаев Б.К., Петров П.П. Энергетический спектр носителей, ' описываемых моделью Дирака, в квантовой яли. // ФТП.-1989.-Г.23. - if 3- - .488-492.

13- Dugaev V.K., Petrov P.P. Spinodal decomposition -in semiconductor alloys //Phys! Stat. Sol. <b).- 1989,- V.153.- N 1.-P. 115-122.

1-1. bugaev V.K., Kosyachenko S.V. Random walks in the resence of oriented random forces// J. Phys. A.-1989.-V.22.-N 13.-P.2597-2600."

/5-Дугаев В.К., Петров i i. П. Косвенное взаимодействие экранированных диполей -д узкощелевцх. полупроводниках типа Л4Вб // ФТГ. - 1989. - Т.31. -N8. - С.229-232.

16. Дугаев В. К., Петров П. П. Уровни, создаваемые коро: кодействующим потенциалом примесей, в квантовых ямах на-основе полупроводников типа // ФТП.-1989.-Т.23,-N 12. - С.2Л8-2240.

17. Dugaev V.K., Litvinov V.I. Low-temperature spin glass in IV-VI sem;~nagnetic semiconductors // Phys. Rev. Bi- 1990,- 7.41. - N 1-P. 788-790. ' .

/5. Dugaev V.K., Tovstyuk K.D. Particularities of diffusion in two-dimensional systems wi'h random forces // Phys. Stat. Sol. (b)-1Ш. - V.lgO. - N 1. - P.415-422.

/9. Дугаев В.К., Петров П.П. Неустойчивости в системе примесей с взаимодействием, обусловленным фононным обменом II УФЖ.-1990. - Т.35. - N 9. - С. 1381-1385.

-70. Дугаев В.К., Литвинов В.И. Взаимодействие магнитных примесей в халькогенидах свинца и полумагнитных полупроводниках на их основе // Неор . матер. - 1992. - Т.28. -N 12.-С.2317-2321.

21. Дудаев В.К., Литвинов В.И., Петров П.П. Электронный энергетический спг-.тр в квинтовых точках дш халъкагснидов свища и их твердых растворов Н Неорг. матер. - 1992. - Т.28. -N \2. - С.2327-2330.

22. Dugaev V.K., Litvinov V.I., Petrov Р.Р, Mironov О.Д., Naschekina O.N., Oszwaldowski М. Energy spectmm in'quantum dots of lead and tin chalcogenides semicone чсting compounds II Acta F'lys. Pol on. A. - 1992. - V.52. - N 5. - P.797-78\

jy. Dugaev V.K., Petrov Р.1., Mironov O.A., Osiwalt >wski M.. Energy spectrum in quantum dots of IV- VI narrow-gap semiconductors //Seinicoiid. Sci. Techiiui, - 1993. - V.8. - N 1.-P.S252-254.

24. Dugaev V.IC., Litvinov V.I., Qszwa!dow«k: M. ! .dv. eet exchange in band-inverted heterojunctions of IV-VI, semimagnetic, compounds //Acta Phys. Polon. A. - 1993. - V.84. - N /. - P.709r-712; ' '

25- Dugaev V.K., Petrov P.P. Electron energy spectrum and wave functions in quantum wells on the base of iV-VI narrow-gap semiconductors //Fuys. Sts\ Sol. (b).- 1994.-V.184.-N 2.-P.347-35*.

26. litvinov V.I., Dugaev V.K., Jszwaldowsk' M. Deformation potentials in IV-VI quantum wells И Acta "hys. Polon. A. 1995.-V.87. -N2. - P.345-348.

21 Dug-ev V.K., Litvinov' V.I., Petrov P.P. Magnetic impurity interactions in a quantum 'well on the base of IV-VI semiconductors II Superlatt. and Microstruct - 19?4.- V.'i6. - N 4,-P.413-417. . ' '

Ж Дугаев В.К., Петров П.П. Диффузия ионов в . -аистом кристалле // ФТТ. - 1995. - Т.37. -N 2. - 0318-323,,

29.Dugaev V.K., Petrov P.P. Motion of electrons along a randomly curved surface // Phys. -Lett. A. - 1995. - V.199.- N 5/6. - P.339-

. 343.

30. Dugaev V.K., Litvinov. V.I., Petrov P.P. Electric current-transmission through the contact of two metals // Phys. Rev. B.-1995. - V.52. - N 7. - P.5306-5312.

31. Dugaev V.K., Litvinor V.I., Petrov P.P. Magnetic impurity in a quantum well of IV-VI narrow-gap semiconductors // Semicond. Sci. Techiiol. - 1996. - V.li. -N 1. P.80-83.

Ключов» слова: вузожозонш нашвпровщник-, низькорозм^рш структури, маг№тн5 домшкм, квантов! ями, локал!зацшш поправки, магштш мульпшари, дифуз)Я, кореляцй в домшшових системах.

Дутасв В.К. корреляции и примеси в узкозошшх полупроводниках я ни;:-соразмерных структурах.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков; Черновицкий государственный университет, Черновцы, 1996.

Защищается 31 научная работа, содержащая исследования корреляций в электронных системах с примесями и дефектами. Основным объектом исследований являются уэкощелев1:3 полупроводники с релятивистским спектром пша А^Вб, квантовые ямы на основе этих полупроводников и их твердых растворов, двумерные и квазидвумерные системы, слоимые кристаллы и гетеропереходы. Построена теория электронного спектра в квантовых ямах и квантовых точках на основе полупроводников А4В5. Рассмотрены особенности магнитных взаимодействий в полупроводниках с релятивисткмм спектром, квантовых ямах и инверсных гетероконгакгах на их основе. Показана возможность состояния спинового стекла в таких системах. Показана' существенная роль взаимодействия примесей с электронной системой для процессов спинйдального распада в полупроводниковых твердых растворах, показана возможность распада твердых расговоров в полупроводниковых системах на основе узкощелевых полупроводников, в осооенности для низкоразмерных систем. Проведены расчеты магнетосопротивления, обусловленного квантовыми поправками "к проводимости, в тонких пленка с примесями. .Построена теория кинетического уравнения в теории слабой локализации, получены уравнения для диффузонов . и, куперонов при наличии внетних электромагнитных полей и релаксации через фотоны. Построена теория эффективных корреляций в низкоразмерных системах с диффундирующими примесями при наличии флуктуирующих случайных полей. Найдены отклонения от стандартного закона диффузии, проведены расчеты эффективного коэффициента диффузии. Построена теория прохождения тока через контакт двух различных металлов с примесями на границе раздела, проведены расчеты контактного сопротивления. Предложена " теория" движения электрона по случайно-кривой поверхности. Рассчитаны вероягости переходов и транспортное время релаксации электронов.

n

Dugaev V.K. Correlations and Impurities in Small-Gap Semiconductors and Low-Dimensior it Structures.

Thesis on search of a scientific degree of the doctor of physical and mathematical sciences on a speciality 01.04.10 - Physics of Semiconductors and Dielectrics; Chernivtsy State University, Chernivtsy, 1996.

31 scientific papers containing researches of correlations in electronic systems with impurities and defects are under discussion. The main object of researches are IV-VI small-gap semiconductors with relativistic .spectrum, quantum w"lls on the base of these semiconductors, two-dimensional and quasi-two-dimensional systems, layered crystals and heteroj unctions. A theory of electronic spectrum in quantum wells and quantum dots on the base of IV-VI semiconductors is developed. Particularities of magnetic interactions in semiconductors with relativistic spectrum, quantum wells and inverted heteroj unctions on their base are discussed. The possibility of a spin glass state is established for such systems. The relevant role or.the interaction between impurities and an electron system is found for the spinodal decay in ccmiconductor solid solutions, and the possibility of decomposition in small-gap semiconductor solid solutions is shown, especially for low-dimensional systems. Calculations of magnetoconductivity caused by quantum coll ections to conductivity -in thin films with impurities are performed. A theory of kinetic equation in the weak localization approach is developed, as well as the equations for. diffus-ns and coopérons in the presence of ar external electromagnetic field and phonon relaxations are presented. A theory of effective correlations in low-dimensional: systems with ^diffusive impurities and fluctuating random fields is constructed. The deviations from the conventional diffusion law are found, and the calculations of effective diffusion coefficients are made. A theor) of electric-current transmission through the contact of two different metal a with impurities at the interface is developed, and the. calculations of contact resistance are performed. A theory of the motion of electrons along a randomly curved surface is presented. Transition probabilities and the electron transport relaxation time are calculated.