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

6 он

.. пСЦ V".

о Аь IЧершвецький держаний университет ¡м. Ю. Федьковичз

На правах рукопису УДК 621.315.592

Дугаев ВггалШ Костяптинович

КореляцП 1 домшки в пуаькозошотх на1ИвпроБ1Л1шках та пщькорозжрннх структурах

(01.04.10- фшжа нагпвтфовшниюв д д)електрикш)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертгцн на здобуття наукозся о стуленя доктора ф1зико-матемагачних наук

Черн!вШ 1996

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана в Чершвецькому в^дгиленш ¡нсгатугу пробле: матер1алознавства Национально! Академн наук Укра'иш

Оф1цШш опонешн: доктор ф1зико-математичних паук, професор Сизов Фед1р Федорович

Ироащца ортшизацДя: 1нститут физики Национально! Академ 11 наук Укра'шн

Захнст вщбудегься 29 листопада 1996 р. о 15 год. на засадаш спещал^зовано! вченоЧ ради Д.07.0.1.Об при Чершвецьком державному ■ ун1верси1'еп 1м. Ю.Федьковича за адресою: 2740К м.Чершвщ, Бул. Коцюбиноького, 2.

3 дисерташею можна ознайомитися в ¿¡блютещ Чершвецькм державного университету Ы. Ю.Федьковича (вул. Л.Украинки, 23).

Автореферат роз ¡с л алий "__"___1996 р.

докюр ф]ЗЮ(о-матем&гпчш;х наук, професор Лукишецъ Богдан Антонович

доктор ф13ико-математичних наук, професор Мелъничук Степан Васильович

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалт'(1сть теми досл8джень. В дисергашший робоп розгля-уто коло пигань, пов'язаних з електронними кореляц1ями в ап1впров1ДНИках з домшшами. Так1 кореляцн е вщповщалььими за }>екги, що виникаютъ внаслщок взаемоди' М1Ж електронною га оминковою шд системами. Електронш ксреляцП в шдсйсгем! ¡льних носив струму обумовлюють ефекгивну М1ЖДом1шкову заемодт. В свою черту, че^ез систему домшгак, як» даюгь 'лукгуюючий випадковий потенциал, виникаютъ ефективи» взаемодй самш електроишй шдсистемЬ

Центральне м)сце в дисертаци поещае проблема магштних орелящй, як1 зумовлюють непряму обмшну взаемодш м1ж апншими домшжами в вузькозонш . напгопроящкиккх. Ця роблема мае важливо значения для нап'впровщниюв, легова1шх агтитнимК дом1Шкамн (гак1 званих нап1вмагшгних нашвпро-¡дник5в). 1нгерес до нал1вмагн1гних нал1впров1днш^ зараз досить еликий, що насамперед пов'язано з можлн екш ефекгивно впливати а енергегичний спектр, опточн! та фотоелектричн! властивосл ап5впровщник1в через систему мапптних домпиок 1 керуват ними ласгивостями за допомогою зовшшньою мапнгного поля. Сл1Д »значит, що серед н«Л1Вмагштих нап1впр0в1дн}1к1в досигь добре ивчен! натвпровадники топу АзВе 1 набагато менше зроблено в Зласп вузькозонних нгишпровщнимв з реляпизкгським спектром чпу А^В^. ОкрЫ цього, менше ува'ги ттрид^лилось вивченшо ластивойтрй цих щтвпроя1дник1в при високих концентрация агнЬних дом1шок. Саме тому в дисйргацИ основну увагу прид1лено озгляду натвпровщншт типу АдВб, а також магжтним'взас юд!ям них, що стають важливими • при досить високих концентрац1ях змпнок. ■ * .

Остатнм • часом особлпвий шгеоес викликаютъ нашв-ровщников! низькорозм^рш арукгури 1 надграткЯ. Сучасна анотехнологм досягла в цьому вргсхаючих усщхш. Тому стге гобхщним попюритя розтляд будь-яких наптпровадниковик сполук 1 в1дп0в1ди! низькорозм]"рН1 структури 1 гетерострукгури. В ясертацШшй робоп окречо ро^глядаюгься сгрукгури з квантовими нами на основ! нап1впров1дник|в пту А4Вб 1 1х ¿ердих розчтнв.

Ця проблема важлива зараз сама по соб! з точки зору 1х ел ек тронного спектру. В дисертацп також детально розглянуто особливсст! магштно! взаемодй в системах з квантовими ямами.

Взаемод1я ел ек фон ¡в з домишками в нап1влров1дниках е вщповщальною за виникнення сиециф1чних кореляцш в електроншй П)дсистем1, що приводить до локал1зацй електрошв, причому. ефекгавла розм^рнкгь смстеми вдаграе тут дуже важливу роль. В ц!лому локал!зац1я - велика 1 складна проблема. В дисертацН розглянуИ окрем) П питания, пов'язг и з кореляцшнлми ефектами в тонких плшках. ч також з кшетичними властивостями кореляцпших функцШ при наявносп зовншшього електромагштного поля та фоношв.

Илька рокш тому гарячою точкою физики твердого лла стала проблема магштних багатошарових структур. Наявшсгь в них гтгантського магштоопору (порядку 100 %) в слабких магштних полях об]цяе велик) иерспективи таких систем у приладах магнт-юго запису. В дисертацй представлено теорда гетероконтакту в таюй структур!, яка базуеться на врахуванш. взаемодп елекгрои'ш э домгшками на границ! роздшу р}зних сполук.

Таким чином, увага в дмсертацШшй робой концентрувалась на найбьтьш акгуальних проблемах, як\ пов'язаш з електронними К0реляц1ями 1 домшшами в вузькозомшх налгвпровщниках та низькорозмфних системах. Ш проолеми були ( е в центр уваги в наукових журналах \ конференциях протягом останшх десяти рок5в. Ним визначаетъся актуальность дано! роботи. *

Метою робота е проведения комплексного досладження 1 визначення виршальноТ рол), яку вщграють електронш кореляцИ в вузькозонних натвпровщннках i низькорозм5рних структурах з домилками 1 дефектами.

. Зав да идя, яю розв'язуються в дисертацшгпй робот!, наступи!:

• розробити теоретичний апараг -для опису низькорозм^рних структур на основ! нап1впровщниюв А4Вб;

• досл'чити особливосп обмшно! взаемодП в нал'юпр^д} гиках з магн'иними домишками;

• Д0СЛ1Диги мехашзм непрям о! взаемочй м)ж дом5шками в сегнегоелектричних крмсталау 1 нал1впровщникових гвердих розчинах;

}

дослщигн кореляцШш ефекти прилокал1зацП елекгрошв в гонких плавках, знайгн мнешчш р1вняння для кореляцшзшх функцШ; досл^днти роль корел.Я1нйних ефекпв при дифузй домшок в тшзькорозм!риих структурах;

дослщитп вплнв взаемодИ з домшками на електричний ошр в гегеросгрукгурах;

доел щита кореляцИ в квазадвовим^рнШ Випадково викривлетй структур!.

Загальла кегадэт^а досл1д«ет». Автор користувався рпннмп агальновизнаними методами теоретично'! ф5зики: функцЪтми Грша, эейнм£н1всьхими д1аграмами, методом функцюмалышх ¡нтеграшв, Ср<м того, широко використовувались комп'ютерш розрахунки, але ¡лькн в тнх випадках, коли було неможливо вс) розрахунки довести ,о кшця в аналогичному виг лад. Р окремих випадках автором були юзвинуп власнЗ метод и. Наприклад, у пе^шШ глав1 при розгляд! ванговнх ям було вйкорисгано метод, в принцип) аяалопчний. здомому к-р-методу, але пристосований до решения конкретно! адач1; В четвертш глав! було розроблено метод знаходження шетичних ргвнянь для електронних корелягор1В, який використовуе ехшку Келдиша для нер^вноважних процесш, але на • рцдн эунюионалгчих штеграл^в, як це робиться р теорН слабкоТ окал^защП. Широко використовувалось також самоузгоджеНе аближення та метод середнього поля, в основному в рамках методу )ункц!он .льного штегрування.

Наукода новизиа. Вперше побудовзно ефективний гам1льтон)ан на основ! запропонованого методу розгляд^ кванговорозм!рних структур, вузькозонних нашвпровщнишв;

Вперше розраховано. ефективну взаенодш мапнгних дом5шок в квантоЬих лмах 1 Шверсних гетероконтактз* на основ) нап!впров1дник1в типу А4В5; ■ " '

Показано важливу роль електронних кореляцШ яри сшнодальному розпад! твердих розчшнв вуз'ькозоннйх нап1ВпровщдакЬ ; Вперше розраховано квантову поправку до пров^носп 1 магн1Тооп!р в тонкШ пловца;

Вперше знайдеио кжешчн1 рзвняння для електронних хореляторш в теорй локал!зацП;

• Побудовано послщовну теор1Ю гегероконтакту з випадковими розыювачами на поверий розд?лу,

• Влерпе побудовано теорш електронно! сисгеми у випадку двовим1рно1 випадково викривлено? поверхш.

Теоретична шнмсть роботи полягае в тому, що розроблеш автором метода вирЗшенйя лроблемм можузъ бути використэш при дослщженнЗ Ыших задач теорИ нап1впров1дниюв, метал1в 1 натвметал1в, а саме, при дослщженж енергетичкого спектру в квантових лмах на основ! вузькозонних кристал1в А2В§ та А3В5, магштних кореояцШ в таких структурах, при розрахунках пгантського магн1тоопору в мультииарах з магштними та немагштними металами, локал!зацШних поправок ч системах ¡з стохастичНими збуреннями кшетично! природи.

Практична пометь робоги полягае, по-перше, у можливост) використання розроблено! загальноЧ теорИ при розгляд1 конкретних задач ф^зКки вузькозонних нашвпровадниюв, а по-друге, у можлтгоост! безпосереднього використання отрнканих результапв при анал!з1 експериментальних даних 3 розробш електрошшх приладив на основ! квантоворо^м1рних структур.

Так, результат першо! глави по дослщженню енергетачного спектру низькорозм1рних систем е важливими безпосередньо для оптичних дослЗджень, а знайдений ефективний гажлътошан- може бути використаиий, налриклад, для вивчеиня тралепорпшх властивостей в квантових ямах, Розроблений метод досладження спектр/ може бути ■ також ьикористаним для широкозонних нашвпровщник 1 а типу АзЕ6 а А3В5 при великих импульсах електронЗв,

Результата друго! глави по магштних взаемод!ях зажлив! для анал!зу експериментальних даних по нашвмагнтшх нашв-провщникдх пту А^Вв- Зокрема, огрпмаш . езультати показуюп можливюгь ¡снування фази епшового скла в об'емних кристалах, хце узгоджуеться з експериментом. Аналопчш результата для низькорозм1рних систем в майбушьому будуть маги щншмь лри детальному експерименгальному досл'щженн! таких систем.

Результат досладження можливост« епшодального розпаду (глава 3) напшпровщникових твердих розчишв тдтверджуюп загальноприйняту думку про нестШюстъ тих сполук (твердих

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

1. Ефеклюний гапльтошан, що описуе електрони I Д1рки в квантових ямах на основ! нашвпровщнитв топу А4В5.

2. Результат розрахунюв енергетичиого спекгру в квантових точках на основ1 натвпровщниюв

3. Те рш взаемодй магнтшх домшок у вугькозонннх об'емнпх нашвпровщнпка* типу А4Вб, а також квантових ямах та 1 зерсних гетероконтактах на основ! них натвпровщниюв 1 1х твердих роэч1ш!в.

4. Висновок про суггевнй внесок електрокно? тидсистеми при термодинам'шному розгляд! сишодальнот-о розпаду нагтпро-вщиикових твердих розчин1в.

5. Результата розрахушу коефнпента дифузй в' низшорозмфнШ систем! при наявносп вил дкових силових пол!В, а також при взаемодп з елекгронною пщсиетемою.

6. Формули для магштоопору в тонких шклках в слабких магнттх полях.

7. Юнетичне р1вняння в теорй локал^зацп.

8. Теор!я проходження електричного струму через метал1чш гетероконтакти при наявносп локал13ованих на контакт! дефектам дом!шок. • ' "

9. Теория електропровиносп для двови>ир;го'1 випадково-викривлено? ловерхш. '' '.''•'- • *

Публ^ааи ! особистай а песок дясертапта. За матер!аламя дисертацШно! робота опубликовано 31 наукову роботу, перелж яких наведено в юшн автореферату.

Дисертантом проведет :Н0ВН1 теорепгчш обчислеиня в цих роботах. ■ Розрзховано ен&ргетмчних спектр 1 хаильов! функцп електронИв в квантових ямах, розрзховано енергт магнтюТ взаемодй домшюк 1 чепряму обмшну взаемод1ю немагштих дом ¡шок, коефеденги дифугй в Клзькорозм1рн:'х структура* квантов! поправки. до провадносп в тонких плш: чх, "-найдено кшетичне р1вня>шя; ь георй слабко! локал1зацЙ, розраховано контактний 0П][ в систем! двох метал!в з домишками : а по^ерхт

розд¿лу, розраховано час релаксацй елекгрошв при pyci езлоьж випадково викривлено! певеохнь

Ацробашя роботи. Ochobhí результата дисергацшно! робот донов ¡дались i обговэрювались на таких конференциях i парадах: V i VI Всесоюзних конференциях з ф13ико-хЬнчних властивостей легування нал!впровщникових материал íe (Москва, 1982; Москва, 1988); VI, VII i VIII Всесоюзних симпозиумах по нап}впров1дниках з вузькою забороиенозо зоною i напЗвметалах (Льв^в, 1982; Льв1в, 1986"; JImíb, 1991); XI i XV нарядах з reopi'i нап1впр0в5дник1в (Ужгород, 1983' Льв5в, 1992); XI ВсесоюзнШ конференцп з физики сегпетоелектр^кт (Чершвц!, 1986); VIII конференцп по коиденсованш pevoBHHi (Будапешт, 1988); XXV Всесоюзна наряд! по фЬш» низьких температур (Ленинград, 1988); IV Всесоюзнш конференцН з гермодинамжи i матер;алознавсгва нап'тпровщникш (Москва, 1989); III ВсесоюзнШ конференцП з моделювання вирощування кристал'т (Рига, 1990); Республшансъкш конференцп з физики i xímíi ловерхш i граничь розд!лу ■ вузъкоцилинних нашвпровщниюв (Лымв, 1990); V м^жнароднш конференцп з физики електронно- оптичних макроструктур i мшроприлад1В (Гераклюн, Грец!я, 1990); III ВсесоюзнШ конференцп з матер«тоанавсма халькотенщних нашвпровщниюв (Чершвщ, 1991); XXI, XXII i XXIII м5жнародних школах по ф'шщ! нап^впровшпшових сполук (Яшовець, Польша, 1992, 1993, 1994); VII м)жнародн1й конференцп з вуэькозонних натчвпровщниюв (Саусемптон, Великобритания, 1992); II Украшськш конференцп з матер5алознавсгвз í физики нап1впров5днинових фаз зонного складу 'Н)жин, 1993); I М^жнародшй конферс щй з матер!алознавств* халькогенШв i нашвпровщник1в з структурою алмазу (Чепн'ш, 1994); М^жнароднш школ1-семшар1 з ср5зичних проблем матер1алознавстЧа напавпров/дникщ (Чершвц!, 1995); заседаниях Учено! ради 1нституту теоретично! ф1:' ки ím. .Я.Д.Ландау (Черноголовка, 1984, 1985).

Структура i об'ем дисертаиИ. Дисерташя складаегься : вступу, семи глав, висновтв i списку цитовано! лггератури. Робота впкладена на 237 сторшках, включае 39 рисунюв $ список Л1тератури, що мктить 226 джерел.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

У вступ] обговорюенля актуальность теми, коротко описано зм1ст робогп, сфоркульовано положения, що виносяться на захист, даукову i практичну ц'ипнсгь задач, що розв'язуюгься в дисертацй.

У nepinijt глав! розроблено reopen ншй апарат для опису <вантово-розм5рних структур на основ! вузькозонних нашв-троввддапов шпу А^Вб.

Детально рвзглтгуто випадок прямокутно! квантово! ямк, яка ?оделюеться параметром ширини заборонено! зони 2A(z) в ам1льТон!ан1 модели ДЗрака. Слочашу знайдено хвильов! функцЬ цля руху вздовж Bici г (перпендикулярно до площини ями), коли ¡мпульс руху в плотин! ями доровнюе нулю, k±=0.' Використовуючи ui функци як базис, знайдено ефективний гаммьтошан, що оггасуе noci'i в квантовой ят. Для першо! (найб тижчо!) пари квантово-розм!рних piBHia ефективгей /аМ1ЛЬтошан Н е прямою сумою двох, гаммътошанЗв (2+1)-вим;рно; квантово! електродиндмжн з ггротилежннми знаками параметру ширини заборонено! зоил 2еь, де е^ -е„ - перша пара розм1рно-квантованих piBHiB

Н = Нг © Нд, Ft,II = ±е0(тг + vfff^ + av J, (1)

- матриц! Паул1, v - параметр м1жзонно! взаемо,ци. Показано, uio р^вняння для квантово-розм^рних piBHiB е складаеться з двол равняя»

це кь = Vfi2- до / K"i = -у/л^ - е2'/ и, До i Ai - • вщгговщно параметри заборонено! зони вссреденi ями i зовш, L - нап!вширина квантово! ями, v - параметр мЗжзонно! взаемодп. Р/вняння (2),(3) зизначають дв1 системи р1вн5в. В однш систем! (2) хвнльов1 функцП пля piBHia в зош npoBi^Hocri включаютъ парну функций ещ г для гсершо! б!спшорно! компонента" ф(г) i иепарну - для друго! ^(г) , з иругш (рЬняння (3)) - непарну для <р(г) i парну для г). Для ргвнЗв в валентнш зон! все навпаки^ - в снстем1 (2) функщТ с/z) sienapni, а ^(г) - napiii, а в систем] (3) <? napHi i % неларнь

Рис.1. Заледансть енергн квантово-розм]рних р!вшв в кяантовш ям1 :мд параметра До при Ь-2-10 ® см.'

ЕнергП квантоЬо-розм!рних рдалв в квантовой ЯМ1 знайденс шляхом чисельних, розрахунюв. На рис. 1 представлено залежнгсп енергш квантово-розм1рних р1вшв вщ параметра Д>

За допомогою знайделото ефекгивного гамЗлътошан) розглянутий також енергетичний спектр в квантовш ям! I перпендикулярному магштному поЛ1 В. Енерти магштних ртшв дл; кожло! вщповщно! пари розмфно-квантованих р1втв даютьа наступними формулами

\

V

~ _ 2» ~ 9c .. я +

f, = --4 — -

о' „ I 2»zel) e0- 5-iiBB| •+ '

"\2

g' T 2v2eB

e0+

(S)

да gc - фактор» Ланде.для зон валентно? та npoBvuiocri, 9'=<9c+9v>/-i, «=0,1,2...

Розглянуто тако5к задачу про енергетичний спектр в кяангопих точках для структур на ocuoEi нашвпровщниюв типу AjBg. Bifl попередньо']' задач! це вщр^зняеться тим, то параметр Д(г) в гам'шътонши Д1рака е сферично-симетуичнлм. При цьому задача а ц'ьтому може нз бута сфернчно-симетричною за рахунок можлнво'1 ашзотропп внх1ДИого гамьтьгсшану.

В ¡готропному випадку знайдено р1вняння для квалтово-розм1рних р'шн'ш квантово! ями, а сам! енерги р'шшв розраховано чисельно :л< функцй вщ розмфу квактово! ями (радиусу квантово! точки R).

См рем о розглянуто випадок, коли хвантова яма складаегься ¡з взаемно швертованих нал1впр0в1дник!в, тобто, коли параметр А (г) мае pi3Hi знаки всередеш i зовж ями. Знайдено енергетичш piBHi, яю попадают в заборонену зону для нашвпровщника з менишм значениям |Д|, а також хвилъетм функцй таких станш, яю насправд! виязляюгься граннчними станами, осшлъки в основному зосереджеш поблизу границ! частики. При енерпя найнижчого pinna

граничних станов прямуе до нуля, i вщповщний стан Рлдгювгдас вейл1всъкому стану.

У випадку сильно!" ani3orponi'i еихщного гамиштотаиу внкористовуетъся аопабатичне яаближення. Спочалсу знайдено хвильов! функцй швидкого руху - перпендикулярно до Biei емергетичного елшео'ща, ( а також piBmmiui для вщповщних зевантових р1вн;в, як! е фулкщями вщ координата повального руху. Чисельний розрахунок дае залежшетъ енерги швидкого руху шд posMipy квантово! точки R i В1Д z. Ию залежншгь можна лшеар1зуваги в области найменших енерпй, що приводить до ефективного релятивютського гам1льтошана, який описуе пов1льнин рух, з параб0Л1Ч1!0К) залежшетю параметра енергегично! иплини

Я(г)-г2. Знайденб аналтгене рцнення задач! про квант/вм'пя руху вздовж вас! витягаутосп елтсоща. •

■ У цШ же глав1 рооглянуто питания про енергешчний спектр до.мииок в нешвергованш квзнтоеш ям1 налзвпровщншав А4В6. При цьому розглядаегься випадок, коли ширина ямн досить вужка, -порядку або менше масштабу потенциалу дом пики всередеш цкЧ ями. Тод) задача зводитъся до двовим!рно! релягавктсько) модел? з корогкодтчими домшшами, для яко! знайдено вщлоещш домзшков) р5вш як функцй В1Д величини ефективного потенщалу домишки. На вщмшу Б1д ршюння для аналопчно! тривимфнсй задач), домшхки з малим потенциалом дають р^вш, енерпя яких е екепоненцшно малою.

У Друпй глав} розглддаються взаемодй з нашвпровщнихах типу А4В5 з магншшми домшжами.

Насамперед розглядаегься взаенод!я в об'емнкх (гриьтпрнпх) кристалах. Вихщним е аизотропний (в загальному випадку) гамильтониан типу Д1рака, якин описуе носи одшс! £-долини. Взаемод!я з магнггною домшкою береться контактною ¿-(1 -взаемод!ею, яка. в загальному випадку може бути огшсана за дспомогою двох консгйчг зв'язку д\ 5 д2 (матричн! елементи потенциалу взаемодй на хвильових функцшх зон провадно л ] валенгно1). Взаемодй двох магшгних домшюк на вадстаю Я ъ другому порядку теорп збурень оиисуезъся дзаграмою типу пепп. Важливим моментом у пах розрахунках е те, що обмтна взаемодй через носй одшс7. £-долшш збер^гае напрямок у ¿-простор!, яким зизначавться положения ц1е) долнни. Сумарзшй внесок бс!х долин включае сумучання по рззних долинах. Ашзогропш окремо')' долкни може бута выключена !з розрахункхв за допомогою одночасного масштабного перетворення в реальному 1 обернекому просторах.

Важливо зазначити, що основною особливкпо обмшно! взаемодй у вузъкощшинних наншпрозщкиках ^вляеться наявшсть взаемодй через збудження в!ртуальних елекгрон-д1ркових пар (зузькозонний аналог мехашзму Блоембергена-Роуланда), яке гим бмыи зстотне, чим менше ширина заборонено) зонн. Тому було розраховано саме внесок у взаемодда магштних домяиок при вздсутност) легування Ымпотеншал и ~0, тобго ^находиться вссреден] заборонено!" зони), 1 при температур) Т~0.

Хлрактерьлм масштабом вщг.таш для взаемодМ е величина и/Д, (для нал1ВПр0В1Дник1В АдВд параметр мшзонно? взаекодп г;=5-10 8 еВ-см). На великих вадстанлх,'Л»г»/Д, взаемод^я сшшв мае

такпй вигляд

£(К)= (б)

де Переважае акгаферомагштиа взаемодьч окремих пар.

Взаемод1Я включае тюря л з гашенберлвспкпм також \ псевдо-дшольнии член. Висновок про аншферомагнтшй лик взаемодп е важливим для пояснения можливост) Зснування фази стнового скла, яку було зпайдено екеперименгально в крисгалах ЗпТе, леговашь. марганцем.

При малих в 1 деталях, Я «и/А, переважае феромагштна взаемолля, 1 також ¡снуе псевдодшольшш внесок.

Було розглянуто питания про можлив) тили упорядкування магншшх моментщ в парах в зале:кност1 вщ вщеган К \ стввщношення М1Ж константами зв'язку д^ 1 до- Як виявплось, при Л>р/А ) д^у^О наймешш енерпя г' щовщае ангиферомагшпю впорядкованим парам з моментами, перпендикулярнимк до вектора що з'еднуе пари, а при д^д^О - з моментами, шо колшеарш з

При Я<1\/А феромагшгно впорядковаш пари маюзъ момент, перпендикуляр™ до § при д\./д-Р-0, або спрямоваш вздовж § при

Розглянуто вплив легування на взаемодда. У цьому випадку взаемодгя складаеться з двох внеемв. Перший з них в1дповщае випадку д-0 (тому його можна вважати внеском вщ кристал1чно! гратки), а друтий, пов'язаний ¡я звичайним мехашзмом РКК1, - в!д збудження електрон-,Д1рочних пар поблизу фермьповерхнь При Н»1грл (кр - шпульс електрон)В на фермЬповерхш) \ досгатньо сильному легуваиш, кР»Д/о, цей внесок мае вигляд

(1) (д| - дг) * „

* " -2--+ 29Я&сф

со$(2 кгК) (8)

1 м ютить псевдодиг.ольний член, що зумовлено наярлйстю сильно? кристально! сП1Н-орб!тальио1 взаемодп. В формул! (7) тензор у^

лобудовано з векторю | га п, де п - вектор налрямку вщисщно') Ь-долини.

Розглянуто тахож вплив темпера, ури Т*О на взаемод!» в об'емних нелегованих нал1ВпроЕ^никах А4В6. Взаемод!я при цьому зменшуеться за рахунок того-, що ефективно змешкуеться фазовий об'ем для збудженнг В1ртуальних електрон-Д1рочних пар. У формул) для взаемоди з'являеться темлераг/рний фактор ехр(-т^Т^Я/ий)..

Окремо розгдядаеться випадок, коли модель Дурака е поганим наближенням для опиоу енергечичного спектра нашвпровщниюв А^Ве. Це - шверзован! структури, прикладо» яких е тверд! розчини РЬ\.цЬ'пхТе з х>0,35. У цьому випадку для розрахункй використоьуетъся га»<;льтошгш ДЬшока, що включае квадратичш по ¡мпульсу члени. Розрахунки ззаемодИ для Гамшьтошана Дшмока було проведено чисельними методами. Важливим результатом е наявшсть осциляцй у взаемодИ для сильно швертовано! структури, коли мшмальна енертетпчна ццлина визьачаеться вц;мшним вщ нуля шпульсом к(р{т1, Д Ь1/2/Л. При цьому навить у вщсугносп легування з'являються осциляцй взаемоди з лерюдоу ~к0'1.

Дал5 у друпй глав! проведено розрахунки взаемодй магштних дом1шок в квантових ямах и агивпров! дшп; ¡в типу А4В6. Для ¡1ъото використовуеться ефекшвнпй гам5льтошан електрстпв у квантовой я>п, який було побудовано у пеошш глав5.

Спочэтку розг пядаеться випадок, коли пара домшюк знаходиться точно всередеш квантово? ями. Проведений розрахуноК дае залежшеть взаемоди в5д вздстанл м!я: домшкамк. Окремд розгдвдаються пари з магншшми моментами вздовж 1 перпендчкудярно до-ллощини квантовой ями. Результат для взаемод?! на великих вщстанях Я»и/£о (е^-г,. - иайближча пара рсзм:рно-квантованих р1вн1в) мае гакий виг ляд

^д2е^ехр(-2Д£0/г>)е ,е ™<Ф = Ф ^

Ы^еЦ* ахр(-2Й£'о/г>)

4Л3*'2й5'г - <10>

де а,1>=х,у . Ыг, - число дол ш, д - ефективна константа взаемоди домшок в квантовш ят.

Для того, щоби розрахувати взаемод)ю магштних домииок, яю знаходяться но точно в центр! квангово! ями, розроблено такий

математичний апарат, коли окремо -розглядаеться кожна мапнгиа домшка. Для довольного положения ц5ез домшки в кьантовш ям1 розраховано просторовий розпод!л магптноТ густиьи, я кип зумовлений магмтним вакуумным екрануванняп (по аналоги з вакуумним екрануванням заряду в квантовш електродинамщО. Цей розпод1Л е лшыною комбшашею симетричного 5 антислметрдчного рОЗПОД1Лу

т{х, г) = гп(5)(х}Ф,(г) + тп(а1(ж)Ф2(г), (10)

де Ф|(г) 1 Фг(г) - парна 1 непарна хвильоп)функцп елекгрона в квантован ям 1, яч1 було знайдено в глав» 1. Симетрична та антисиметрична частини магжтно! гусгкни визначаються В1ДП0В1Дними константами г,в'язку д#да (константа взаемоди домшши з симетричною та ангисиметричною часпшами магштио! гус'г.иы), яю розраховуються по таких формулах

9.Ы = | - г0) + Д(г + г0)][ф?(г) ч <%Ц (11)

да(г) = д - г0) - Д^ + г0)]Ф,(г)^(г) (12)

де Д(г) - функшя "затравочного" розподьту магш то"! густшш окремо) домишки. Чисельний розрахунок коНстант зв'язку представлено на рис.2.

Таким чином, магмтна домшлса в квантов»"! ям! через константи зв'язку дц 1 да Езаемод^е з симетричною \ антисиметрлчною магншюю густиною. Розроблений апарат поглиблюе уявлення про фазичи! процеси, що супроволжу ють механизм взаемоди магштних дом!шок через збудження вЗртуальних електрон-дЗрочних пар.

Розглянуто також випадок, коли магшгт домшки знаходяться в швертованому гетерононтакл. В цш сигуицИ, як було вперше показало Волхоеим г Панкратовим, на границ! ¡снуюгься специф'1чт безшшшж вейгЛвсъм збудження. Обмшна взаемод^я дом ¡шок через так! збудження носить дальнодшчий характер. В днсертацшнш робот! розраховано вза^модт дом^шок через вейл;вськ] збудження.

Рис.2. Залех шсгь констант зв'язку р!д положения домшпси в квантовш ямНЛо=0.01 еВ, £„=0.04 еВ, £=10б см).

При цьому застосовано метод, який було використано у першей глав! для знаходжения енергетичного . спектру електрогш 5 д]рок в квантовиу. ямах.

Розрахунок показав, що при- )л-0 (у вщсутносп легува>шя) взаемод!я носить феромагшпшй характер 1 залежигь вщ вадсташ як УЯ\ Магшше впорядкування в окремих парах ьлявляеться разним в заледсносп вщ сп^ввщношеннл констант зв'язку. При 0<д?/дх<2,<1% енергегачно вигадне феромапшше впорядкування э магнЗшими моментами вздовж В уах шших випадках основний стан вщповщае феромагштно впорядкованим моментам, що спрямоваш перпендикулярно до площини гетероконтакгу.

Безщглинний характер вейл1веького спектру для шверговаяого гетероколтакта не дозволяе повшстю знехтувати легувашшм. Тому було проведено розрахунки взаемодП для швертованого гетероконгакга при. наявносл слабкого легування. Виявилось, що взаемодш складаегься ¡з двох незалежних один вщ одного внесюв.

Перший а них це внесок гратки, який було розраховано при ц-0, а друтий виникае В1Д обмшу елехтрон-д^рочними парями поблнзу ферммюверхж i мае ооцилюючнн характер - веде себе як eos(2kpR~<p)/R2. Таким чином, для тих пар домшюк, для яких R»kyl, взаемод'ш буде зумовлена переважпо oómíhom електрон-д^рочнпми эбудженнями поблизу фер>п-поверхн1 (n .iy РКК1), а для тих пар, для яких вщетань R«kpl ('ix Суде багап. при слабкому легуваиш), буде переважат oómíh вейл)вськими эбудженнями'.

У третШ глав1 також розглянуто непряму взаемодкт домшюк, але вже ;Hiuo'i, немагшгно!" природа.

Насамперед розраховано непряму взаемодш домшюк з учаспо оптичних фоношв. При цьому викорпстано той факт, що в деякидг вузькозонннх нап'тпровщпиках типу ЛдВб (SnTe, PbGeTi) мають Micne фазов! переходи сегнегоелекгричного пту, що супро-воджуються пом'якшенням певних фононних мод. Поблнзу точки фазового переходу енерпя збудження таких фоношв дуже мала, тому можча оч по/ваги, що внесок у взаем од ш буде достагньо суттевим. Розраховада в дисертацп взаемодм аналог ¡чна обмшу електронними збудженнями i пов'язана з розешванням фоношв на домшжах.

Формули для eHepri'i взаемодн маюгь такий виг ляд. При иизьких температурах, Т«а (а> - певна гранична енерпя фоношв, порядку дебаевсько!)

МЮ'~ 12*Vfi3 Рг с , UJ)

а при високих температурах, Г»ш>

де § - константа електрон-фононного зв'язку, й, i с - параметр» фононного спектру, що береться у виг ляд i а\ = yjefi + с 2к2 (спектр м'яких фоношв). Взаемоди доМ1Шок мае характер притягання.

У трети") глав! розглянуто також взаемодда через збудження електрон-Д!рочних пар, яка виникае в задач) про епшодальний розпад нашвпровщникових твердих розчшпв. Замють окремпх домшюк тут ф1гуруе концентр ацШний розподм твердого розчину, а ефекпшний гамьчьтошан, що описуе пей розподьч, включае в себе

взаеыодш через " обмгн електрол-д^рочними збудженнячи в електроннш падсистемь Знайдена нами формула для температуря сшнодалъного розпаду мае такий виглу.

2Т

-•(1-е) (15)

де р дае внесок вщ ел^ктронно! пхдсистеми:

а Е ■ (13к .

"¡¿зМ

г1 Т

, V , . й2?2) т

(16)

У0 - потешцал атомов, що складаюгь одну з компонент чвердого розчину, с - концентрация д-ля ц!е1 компонента. Тут розглядаеться иап1Впр0В1дник з парабол1Чннм спектром електрошв 1 д!рок. Матричш елементи йзаемоди з електронною пщсисгемою складають матрицю р, а - вщповШт константа зв'язку. Внесок у взаемод1Ю вщ елекгронло] пщсиегеми зростае, коли мМмальна енергш збудження електрон-Д1рочшк пар мала. Це приводить до зменшення температуря спшодального розпаду в нал1ВГтювщниковому твердому розчиш з малою енерпе? "збудження електрон-д!рочних пар, тобто, коли енергелгчна щшша в електронному спектр! наближаеться до мудя. Ефект е вираженим сильшше в низькорозм1ршй систем!, осюлыш мае флуктуацшну природу.

У четвсртШ глав! розглядаються електронш кореляцп в задачах Про локал!зацш електронш в домодкових системах. В рамках теорп слабко! лок&шзацП Альтшулвра-Аронова-Лармна-Хмельницького локал5защя проявляеться в квантових поправках до провщносп, як! в свою чергу розраховуються через певтн корелягори типу густина-густана (дифузони) та корелятори флуктуацШ надпровщно! густиии ¡(куперони).

В дисертацйшш робоп розроблено теорш. для корелятор1В куперонного типу в достатньо тоннШ шпвщ (коли довжина вшьного пробгу електрона I набагато больше товщини плавки ¿), виходячи з й1ифуз))1ного р)вняння для такого корелятора. При цьому вважалось, що розствання електрона на поверхн! пл!вки е дифузШним. Розраховано мапигоошр , в тонкШ пл1вщ, який визначаеться квантовими поправка}.»! ! мае певш особливосп у П0р!внянн! з

мапптоопором для говстих плшок. Формули для квантовнх поправок ( до магштопровщносл в толкш лл1РШ маюгь гакий вигляд

де Я - мэгшгне поле, 1Я - магшша довжина, хг - час збою фаз» хвильово! функцп (визначаеться нелружними процесами), т - час релаксащЗ ¡мпульса електрона, Наведена теория показуе можливктъ ЗМ1НИ нахнлу на залежноеп магштоопору ввд логарифма поля при певному значен!» мапптного поля, а також дозволяе шляхом внм1р1в магштоопору знаходитм час релаксацп для непружних процепв. Експерименти, як\ були проведен) Беенакером, ван Гоутеном та т., шд тверди ли наявшсгь передбачених теор^ею особливосгей. В роботах них же авторов теор1Ю було розвинуто на випадок дзеркального розсшвання електрошв на поверхш гшвкн.

В цШ же глав» розроблено загальну кшетичну георш 1 знайдено кшегачш р1вняння для корелягор'ш разного типу в елекгронних системах з домшжами. Теория базуеться на викорйсташи технжи Келдыша для нер!вноважних процеав. В рамках наближе1шя слабко! локал!зацН для вироджених натвпровщннн!в 1 метал!в, тобто при виконанш умовй кр1» 1, в робол знайдено ефективний лагранжиан, який описуе низькоенергетичш збудження в квазщвовим^рнш систем! з домишками при наявносп зовшшшх електромагштних пол1в та фоношв. Полем, що описуе вс! можлив1 флуктуацл електронно! гусгини р13ного типу (електронш, магштш, надпровадш), являеться матричне поле О бережно! розм1рносп в наступних просторах: часовому, келдишевському; (подвоення часового простору пов'язане з необх1дн1стю розрЬштн п^ичинш та антипричинш функцп Грша), репл!чному (реплжи використовуються як допом!жний апарат для проведения усереднення по випадковому полю домшок) та зарядовому (яке враховуе фазу хвильово! функцН електрона). Симетр1Я ма!риць ф вадповадае симетричним просторам в квантовой теори поля, як! будуються за допомогою певно! вид!лено1 матриц! Оо

шляхом вси мож'ливих неретворенъ типу 0~ТлОоТ, де Т - човшьн; уштарна матриця в простор] О-матриць. В дан^му випадку матрица 00- знаходитъся' з умови екстречума (перевала) даграняаана Низькоенергетичш збудження в систем! вадповщають слаб* неоднорццшм в простор! 1 час! уштарним перетвореьня Т. Для гаки; слабо неоднорщних £>-пол1В знайдено ефекшвний лагранжиан ] дифуз1Йному наблнжетн, Вш мае такий вигляд

Ь - XV|¿г5р|Гй+ гефЬ0М

1 ( ■ ¥ 1 Нх ] <20

+ 4 а^Оо - 7 А[о„ е0]] + д О од^Ло, |

де V - густина станк. на поверхш Ферм), О - коефщ1ент дифуз: елекгрошв, £ - маговий оператор електрон-фононно! взаемодп, л 1 с - векторний 5 скалярний потетиали електромагштного поля, шпу включае штегручания по часу. Останшй член в (20) пов'язаний магщпшм полем И. Цей член мае тополопчний характер, 1 йог ¡снування приводить до квалтуванш константи Холла. Ефективни лаграидаан (20) узагальнюе теорт слабко! локал1зади дл нестацюмарннх 1 непру-.лшх процеав. Вар^аи-я (20) по мали вщхиленнях матриц! (5 вщ перевально! приводить до кшет^чни ршнмнь для дифузон'щ та куперотлв. В дисертацШнш робой знайдсл також загалып р1вняння для провщносп Через флуктуацп <>магриц;

У и'ягШ тлаъ'1 розглянуто днфузш дсм!шок в иизькороэшрн> систем! при наявномт Еипадкових силових молш або при взаемод домшюк з електронною пщсистемою.

У нершому випадку в систем1 Д0М!Ш0К виникають ефектив] кореляци, то приводять до ренормування коефщ!ента дифузП. Д.! розв'язання Ц)е! задач! використано метод ренормгрупи, причок розглянуто як чисто двовим^рний випадок, так ! випадок нецы розм!рност! простору ¿~2-е, що дозволяе використати е-розкла. Показано, що для ашзотропннх корелящй випадкових пол1в ркиеш р'шиячъ ренормгрупи дають р1зш' лакони дифузй' при певш В1др5зках часу. Наприклад, для двовим1рного випадку ренормоваш коеф'пцент'дифузи при сильнш ашзотропп в облает! £<§<, буде таких

а в облает! ц>£/

= D»exp[-4{pS)2§{t + gf§)],

(22)

де D° - затравочний коефвдеиг дифузн, ^i0 i £2° ~ загравочн! констант, що визначаюгь кореляц1'{ атзогролно! виладково!' сил» гауеового типу, знак tí льда означае ренормування вщповщни..

констант з §=(?, § =ln~—, q = maxjg0,j^ j j, ~ ¡мпульс i

частота, як! входятъ у ефективну взаемодда дифузШних корелятор1в, ¡ía=(g \°)л/'S Розрахунок парного корелятора зм1щення

домиики, що визначце закон îi руху, у випадку сильно! ашзотролн буде таким:

а) при («rexpd/ffo^:

<*2(t)) = D°t ехр(-4(gíf In j j (,/( t)} = D°t exp¡-4(g?f In £ (23)

б) при exp(l/gl(>)«t/T«txp(\/tJ:

Г 1 í

{^(í)} = D°t exd-4(g?}2 In2 f , (r(í)) = D°t ехр(-2дЙ . (24)

в) при t>-r exp(

l

In-

T ^

]

ln- I

. T /

(y2(í)} « D°t expi-ëg,0)

1 +

In-

(25)

де z - м!шмальний масштаб часу (час одного стрибка). Таким чином, ефективш кореляпи в систем! дом!шок приводять до вадхилення в)д

дифузшного закону руху частинки. ПроаналЬовано гакож рухливЗсть домшюк при наяэностЗ певного постишого поля. Теория приводить до можливосп певних аномалШ дифуз)? у ньлакорозмЗршй системЗ.

У цш же глав! доеладжувалась низькорозмЗрна дифуз1я часшнок (налриклад, ¡он¡в ¡нтеркалату у щарувашх кристалах) при наявностЗ кулошвськоЗ взаемодй з двовим^рнимп електронами в провЗдних шарах, що знаходяться на певнЗй вЗдсташ В1д дифундуючих частинок. Було розглянуто два прогилежних випадки. У першому з них вважалось, що частники рухаються високо над бар'ером, ) тому можна повшсгю знзхтувати крисгал1чним потешналом. ДифузЗя у цьому випадку повнЗстю визначаеться взаемод^еъ з електронами. Знайдено залежнЗсть коефщ1ента дифузй 1 рухливосп частники вЗд заповнент електронних зон. Формули для рухливосп будуть /акими

- у шшадку акр« 1, та

1 1 * аК« * „ ч

» ак « 1 (27)

- у випадау акр» 1, де ¡х^а^/Ак, 2а - розмгр мЗжшарового простору, в як ому рухаеться частника, к' - обернений радиус екранування заряду в систем« двовимЗрних електронЗв. Рухлтдасть виявляеться немонотонною функшею вад Змпульса Ферм! з мшЗмумом, положения яного залежить В1Д спЗввЗдношення м1ж а 3 \!к.

У другому випадку, який було" розглянуто в роботЗ, вважалось, що дифузЗя проходить в основному шляхом квантового тунелювання через потенцЗйнЗ бар'ери (випадок низышх температур). В цш сигуацй взаемодЗя з електронами впливае на ймовЗрнЗсть тунелювання. Було знайдено поправку до ймовЗрностЗ квантового переходу м)ж окремими мшЗнумами

•де .Д) - ймовЗршстьшёреходу у вадсутносп взаемодй з електронами, Хо - вЗдстйнь мЗж м!н3мумами потенхналу, (о0 - частота коливання частинки в мнимря, Ец-к^ЛпсР.

(26)

У шост1Й глаш розглянуто задачу про проходження електрон1в через контакт двох метал 1в при наявлосл на поверхш розд5лу цих металла дефекпв або домшюк. Там дефекти 1 дом1Ш1да етвбрюють певне двовимгрне флумуююче поле, що впливае на коефщкнт проходження га вщдзеркалення електрон'т В1Д енергетичного бар'еру на поверхш рсздшу. Задача стала актуальною осганшм часом у зв'язку з вщкриттям явшца лгантського маппгоопору в магншшх метал!чних мульпшарах. Представлений в дисертащйнш робот! розрахунок контактного опору в метал1чн5й гетероеистет-н базуетъся на вико; истанш юнетичних. ршнлнъ для електрадпв в кожному з контактуючих магер5ал1В.

2506-012

2 00Е-П12

гч 1506-0)2

X

О 1 оае-а12 «

5.осе-о1з ооое»ооо

-1.0 -08 -0.3 -0.4 -0.2 0.0 02 04

Рас.З. Залежлпсгь контактного опору Ст-Ре вщ еа для рЬних значень параметру у

Принципова проблема полягае в розробщ послщовного метода знаходження граничних умов для функций розлодму електрон^в при наявносл випадкових пол5в, що опясуються певними кореляторами,

лох&гшованими lia границ) роздЗлу металЗв. У предстявленому рЗшеннЗ траннчга умови знайдено методом, яюш був paiiiue залропонований Фалъковсъким для поверхш металу, але цей метод поширено на випадок гетероконтакту. Виявляеться, що граничнЗ умови для функцш розподЗлу електротв маюгь вигляд юнетичних ртвнянь на самЗй • в' ïepxni роздшу. Було знайдено ривення bcíx рЗвнянь . у першому порядку Teopiï збурень по кореляторах випадковпх по л ia.

КщцеЕ! розрахунки контактного опору виконаш чиселъно з використанням параметров, що характер}» д. з металЗчних магнЗтних мулътншархв, таких як Cr-Fe, Cu-Fe та Си-Со. На рис.3 представлено залежнЧть контактного опору вЗд параметру величини енергетичного бар'еру е„ на контакт1 для системи Cr-Fe при рЗгних значениях параметру у, що визначае. корелятор випадкевих пол ¡в.

У сьом<й глав! розглянуто рух електрокш i вщповщну пр0В1ДнЗсть у AjiOBiiMípiiiíi систем!, причому замЗсть флуктуюючих пол;в потенциального типу розглянуто випадкове поле к'тетично! природа. Конкретно, розглядаеться задача про рух електрона вздовж випадково викривленоЧ дровширисй поверхнЗ. Вихадкий гамильтониан для тако! задач! записуеться за допомогою введения метри много тензора дч •

Н = ■i.j'X.v (29)

де m - ефективна маса електрона. Задповадний енергетичний спектр для плоско? метрики берегься у виг ляд! звичайного параболЗчного спекфу. ВипадковЗ флуктуацй у такш системЗ описуються корелягором вЗдхилення двовимЗрноЧ поверхш вщ площини у кожшй точц! (х,у). Було викорисгано самоузтоджсне наближення за методом Caimo. Показано, що в систем! винихае певна ефективна взаем од ¡я електрон!в з кореляторами флуктуащй метрики. Внесок такоЧ взаемодП у власно-енергетичну частину для елекгронЗв може бути представлений за допомогою звичайних дЗаграм.

Було знайдено 1ранспортний час релаксацЯ електрон!в, що визначае тгровЗднЗстъ систем)? Ймов1рнкть переходов для електрона з 3мпульсом k при 3MÍHÍ Змлульса на величину Q виявляеться такою

= л ^ "оо)

де (о - харакгерний масштаб змицення поверхн! у напрямку е:'с1 г, а - харакгерний масштаб кореляцш метрики, А - чиселышй коефщкнг. Оц:ш<а величини часу релаксацп при /0=3а0, а- \ 0ад (де -

характерний масштаб довжини; для метал1ЧНоТ поверх!!': а0 - це постшна граткн) дае для металшно! поверхж т^ ~ Ю'1- сек.

ОСНОВШ РЕЗУЛЬТАТ!! 1 ВИСНОВКИ

1. Розроблепо теоретичний апярат для опису ншькорозм'фних структур на основ! вузькозоннкх натЕлровщжипв типу А^Ве. Розраховано енергешчний спектр га хвильов! функцп електрошв в квантовш лм1 на ослов) нашвпровшшюз А4В6. Встановлеко, то спектр складаеться з двох сер)й р1вн5в р)'зноЧ симетрп. Знайдено ефективний гам1льтошан для опи<" ■ електрошв та Д1рок в гаантовш ям1, а також елекгронний енергеткчний спектр в перпендикулярному до ями малпшому поли .[■<_,..

2. Знайдено енергетнчний спектр електроив з Д)рок в квангових точках на основ1 нашвпровщнтипв типу Л4Вл. Показано можлив:сгь ¡снування в квантових точках на основ! матер!ал5в Ь взаимно днвертованимк зонами граничних сташв, енерг'ш якнх попадае в заборонену зону нашвпровшшка з меншим значениям шчрини зони.

3. Розраховано енергегачнлй спектр домшюк I дефектов у вузьюй кванговШ ям'1 на основ 1 натвпровщнгопв А^Н^. Показано, що домиков! р!ВН1 ¡снують при як завгодно малому потенциал!

ДОМ1ШКИ.

4. Побудовано теорию взаемодп маппгних домппок в кристалах, квантових ямах та шверсних гетероконтактах на основ! нап1впр0в1дник!в тепу А,.В§. Показано можливкть 5снування фази спшового скла в кристалах, що дозволило пояснит» експериментальш дан!. Показано можлив5сгь осцпляцН'шо! мапп'тно! взаемоди в нелеговгних об'емних крнсгалах з

ишертованим 'спектром. Знайдено можлив! тили м;"нгшою впорядкування в домшжовнх парах. Доааджено особливост} взаемодй магштних домгшок в шьерсних гетерокснгактах -далек одоя та можливкть '¿х феромаштюго впорядкування.

5. Показано оснування механизму непрямо! взаемодп домгшок через обмш фонолами i нап1Впров1Дкиках типу А4В4 з сегнето-електричними переходами. Показано, що взаемодоя приводить до притятання немагштних домшюк мож_со Зою.

6. Показано, що непряма взаемодш через обмш електронами вдаграе ■ важлтшу роль в термодинамнл спшода..ьного розпаду налоБ-

лроводникових твердих розч.чшв, особливо у випадку, коли енергетична щшш" в електронному cneKipi е малою. Показано, що внесок електронно! пщсистеми сприяе спшодальному розпаду твердих розчишв на ochobí вузькозонних иал1влроыдошк;з.

7. Розраховано днфуз1йш корелятори i знайдено магшгоошр, що зумовлений квантовими поправками, в тонкой мехалочнш ллшщ в поздовжньому матнпному поло. Знайдено особливосп магштоопору ь тонких плшках, ajo було шдтверджено лодальшими екслерим>чтами i теорегичними розробками Ьшшх авторов.

8. Побудовапо загалъну теорш кшетичних ршпяш. в теори слабко')' локалдзацп. Знайдено ефекпшний лагранжиан невпорядкованоЗ системи при наявносй зовшшшх електрсмагштних полов i фоношв, а також кшепзчн; ршняння для флуктуацш електронних збуджень та napmix корелятор1В разного типу (дифузошв та кулерошв).

9. Проведено розрахунки коефЗцкша дифузП i рухливосп частники, що рухаегься в низькорозшршй систем» в пол1 ашзотропних випадкових сил. Показано, що вплив ефективних кореляцш в систем! приводить до того, що закон руху часригки може суттево Е0др1знягись вщ звичайного дифузШного закона.

10.Проведено розрахунки коефщкнта дифузй' та рухлмвосп частники', що рухаегься у квазодвовиморному простор] i взаемодш з елекгромнсю пщистемо низько") розморность Показано можливость аномально'! дифузИ, пов'язапо! виключно ia взаемодЗею штерхзлъованих домшюк з електронами в шарувагах к рис тал агс при високих температурам

И.Побудовано теорш проходження електрошв через гегероконгакг двох металш, а дефектами або домшжами, лосередженими на границ! роздшу. Проведено розрахунки контактного опору для гетеросистем, що складаються з магншшх га немагнтшх метал ¡в (малнпн мульлшари). Показано важлишсгь викормсганкя лосл'щовно! теорн для розрахунку пгантського магштоолору в таких системах.

12-Поаудоваио теорию руху електрона вздовж двовим!рно1 випадково-крмво!' поверхн!. Р. зраховано ймов1ряост! елехтрониих переходов та транспорт няп час релаксаци, пов'язаноТ з ро5С1Юванням на випадкових викривленнях иоверхш.

OCHQEHi_результат дисерташйноУ_ рдбздв_янкдаден!_н

imcayianiXJiyfiaiKauifflu

1. Литвинов В.И., Дугаев В.К. Особенности магнитной восприимчивости вблизи точки сегнстоэлектричейкого фазового . переходов узкощелевых полупроводниках типа AtB6 I/ ЖЭГФ.-1979.-Т.77.-N 1. - С.335-342,

2. Дугаев В.К.,'Товстюк К.Д, Примесные состояния в узкогцелевых полу проводниках типа А4В6// ФТП. - 1980. - Т.14. - N 12;-С.2371-2374.

3 Литвиноз В.И., Дугаев Р.К. Магнитные свойства экситоппого диэлектрика с реальным спектрам // ЖЭТФ - 1581.-' Т.81.-N 5.-С. 1803-1810.

4. Dtigaav V.K., Litvinov V;I., Tovstyuk K.D. Interaction and spontaneous formation '"of defects in the vicin. 'у of the phase transition point in crystals // Phys. I ett*.". A. - 1982.- V.92. - N 4,-P. 186 188.

5. Дугаев В.К. Теория примесных состояний в полупроводниках AfiBg И Физич. основы иолупров. материаловед.-Киев' Наукова . думка, 1982.-С. 11.5-126. - ,

6. Дугаев В. К., Хмельницкий Д.Е. Магнитасспротивпение .металлических пленок 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 локализсцгм //ЖЭТФ. - 1986. - Т.90. - N 5.- С. 1871-1884.

5. Дугаев. В.К. Взаимодействие примесей в полупроводниках, испытывающих структурный фазовый переход // Физич. основы полупров. материаловед*-Киев; Наукова думка, 1986. - С. 116-119.

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

1987.-N 35.-С 3-7.

/О.Дугаев В.К., Петров П.П. Косвенное взаимодействие примесей, обладающих диполъным моментом, в 6ес>иелеаых полупроводниках //УФЖ. - 1988. - Т.ЗЗ. - N 9. - С. 1403-1407.

11.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.

/^.Дугаев Б.К., Петров П.П. Энергетический спектр носителей, 1 описываемых моделью Дирака, в квантовой яли, // ФТП.-1989.-Г.23. - ff 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.

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

/5. Дугаев В.К., Петров Н.П. Косвенное взаимодействие экранированных диполей г,'зкощел£вб)х. полупроводниках типа л4В6 // ФТТ. - 1989. - Т.31. -~N 8. - С.229-232.

16. Дугаев В. К., Петров П. П. Уровни, создаваемые коро'. кодействуюищм. потенциалом примесей, в квантовых ямах wl основе полупроводников типа И ФТП.-1989.-Т.23.-N 12. - С.2Р38-2240.

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

18. Dugaev V.K., Tovstyuk K.D. Particularities of diffusion in two-dimensional systems wi'h random forces II Phys. Stat. Sol. (b)-1M0. - V.160."- N 1. - P.415-422.

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

20. Дугаев В. К., Литвинов В. И. Взаимодействие магнитных примесей в халъкогенидах 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 спестр в квинтовых точках для халъксгснидов свинца и их твердых растворов И Неорг. матер. - 1992. - Т.28. -N 12. - С.2327-2330.

22. Dugaev V.K., Litvinov V.I., Petrov Р.Р, Mironov О.Л., Naschekina O.N., Oszwaldowski M. Energy spectrum in- quantum dots of lead and tin chalcogenides semiconc icting compounds И Acta fiys. Pol on. A. - 1992. - V.32. - N 5. - P.797-7

23. Dugaev V.K., Petrov Р.1., Mironov O.A., Oszwalc'>wski M. Energy spectrum An quantum dots of IV-VI narrow-gap semiconductors //Semicond. Sci. Technu. - 1993. - V.8. - N 1.-P.S252-254. '

24. Dugaev V.K., Litvinov V.I., Oszwaldow=k; M. / .direct exchange in band-inverted heterojunctions of IV-VI. semimagnetic compounds //Acta Phys. Pol on. A. - 1993. - V.84. - N'Л - P.70!7-712. ' '

25- Dugaev V.K., Petrov P.P. Electron energy spectrum and wave functions in quantum wells on the base of jV-VI narrow-gap semiconductors //Fuys. St.?'-. &ol. (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. Polo».. A. 1995.-V.87. - N 2. - P.345-348.

2"1 Dug-ev V.K., Utvinov" V.I., Petrov P.P. Magnetic impurity interactions in a quantum well on the base of IV-VI semiconductors И SuperlatL and Microstruct - 1<Ь4,- V.ifj, - N 4.' P.413-417. " V

28.Дугаев В.К., Петров П.П. Диффузия ионов е , юистом кристалле 1/ФТТ. - 1995. - Т.37. -,N 2. - С.318-323,,

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.

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

3i. Dugaev V.K., Litvino r V.I., Petrov P.P. Magnetic impurity in a quantum well of IV-YI narrow-gap semiconductors H Semicond. Sci. Techiiol. -1996. - V.ll. - N 1. P.80-83.

Ключов! слова: вуг-ькозонш нал^впровщник, низькорозм5рН1 структура, магнтп домшпси, квантов! ями, локал^зацшш поправки, магштш мульпшари, дифуз!я, кореляцн в аомшшових системах.

Дутаев В.К. Корреляции и примеси п узкозонпых полупроводниках я шггсоразмерных структурах.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 0t.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков; Черновицкий государственный упиверсищет, Черновцы, 1996.

Защищается 31 научная работа, содержащая исследования корреляций в электронных системах с примесями и дефектами. Основным объектом исследований являются узкощелевьз полупроводники с релятивистским спектром типа А^Вб, квантовые ямы на основе эшх полупроводников и их твердых растворов, двумерные п квазидвумерные системы, слоистые кристаллы и гетеропереходы. Построена теория электронного спектра в квантовых ямах и квантовых точках на основе полупроводников А4В5. Рассмотрены особенности магнитных взаимодействий в полупроводниках с релятивистким спектром, квантовых ямах и инверсных гетероконтактах 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 растоворов в полупроводниковых системах на основе узкощелевых полупроводников, в осооенности для низкоразмерных систем. Проведены расчеты магнетосолротивления, 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 внепних электромагнитных полей и релаксации через фононь.. Построена теория эффективных корреляций в низкоразмерных системах с диффундирующими1 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-криаой поверх нос л I. Рассчитаны вероятости переходов и транспортное время релаксации электронов.

Dugaev V.K. Correlations and Impurities in Small-Gap Semiconductors and Low-Dimensionl 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 fmpurities and defects are under discussion. The main object of researches are IV-VI small-gap semiconductors with relativistic spectrum, quantum wAlls on the base of these semiconductors, two-dimensional and quasi-two-dimensional systems, layered crystals and heterojunctions. 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 heterojunctions on their base are discussed. The possibility of a spin glass state is established for such systems. The relevant role of, the interaction between impurities and an electron system is found for the spinodal decay in semiconductor 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 confections 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 diffuses and cooperons 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 diffisiori law are found, and the calculations of effective diffusion coefficients are made. A theory of electric-current transmission through the contact of two different metals 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.