Магнитооптические эффекты в полупроводниковых наноструктурах с примесными центрами атомного и молекулярного типа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Грунин Александр Борисович

Магнитооптические эффекты в полупроводниковых наноструктурах с примесными центрами атомного и молекулярного типа

Специальность 01.04.10 — Физика полупроводников.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико — математических наук.

Ульяновск 2006

Работа выполнена на кафедре «Физика» ГОУ ВПО «Пензенский государственный университет»

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

профессор Кревчик Владимир Дмитриевич Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Защита диссертации состоится «16» декабря в 9 00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.278.01 при ГОУ ВПО Ульяновский государственный университет по адресу: ул. Университетская Набережная, 1, ауд. 703. С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ульяновского государственного университета.

Автореферат разослан "_9_" ноября 2006 г.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 432970, г. Ульяновск, ул. Л.Толстого, 42, Ульяновский государственный университет, Управление научных исследований. Ученый секретарь диссертационного совета

профессор

Гадомский Олег Николаевич;

доктор физико-математических наук, профессор

Иванов Константин Георгиевич;

доктор физико-математических наук, профессор

Ильин Вадим Алексеевич

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт ядерной

физики им. Д. В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова

кандидат физико- математических наук, доцент

Сабитов О. Ю.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Проблема управления энергией связи примесных состояний является традиционной для физики полупроводников. В связи с развитием нанотехнологии эта проблема приобрела особый интерес вследствие новой физической ситуации, связанной с эффектом размерного квантования [1, 2]. Действительно, как показывают эксперименты [3, 4], энергия связи примесных состояний существенно зависит от характерного размера наноструктуры и параметров ограничивающего потенциала. С другой стороны, наличие внешнего магнитного поля В, как известно [5], приводит к усилению латерального геометрического конфайнмента наноструктуры. Поэтому варьируя В, можно изменять эффективный геометрический размер системы и, следовательно, изменять энергию связи примесных состояний. Наложение размерного и магнитного квантования приводит к эффекту гибридизации спектра примесного магнитооптического поглощения, который несет ценную информацию о зависимости энергии связи локализованного носителя от магнитного поля, параметров наноструктуры и типа дефекта, что, в принципе, позволяет производить идентификацию примесей [6, 8].

Магнитное поле может стабилизировать связанные состояния не только атомного, но и молекулярного типа [9]. В случае примесей молекулярного типа в полупроводниковых наноструктурах появляются новые возможности для управления термами молекулярных состояний, где важную роль начинают играть расстояние между примесными атомами и пространственная конфигурация примесной молекулы в объёме наноструктуры.

Следует отметить, что интегрирование атомных и молекулярных свойств в полупроводниковых наноструктурах дает новый импульс для развития молекулярной электроники на базе отработанной технологии получения наноструктур. В настоящее время тенденции развития прецизионной полупроводниковой на-ноэлектроники таковы, что возникает необходимость учитывать влияние особенностей геометрической формы наностуктур на электронный энергетический спектр. Высокая чувствительность энергии связи носителя на примеси к энергетическому спектру наноструктуры открывает определенные возможности для исследования эволюции энергии связи с изменением геометрической формы наноструктуры.

С точки зрения приборных приложений, магнитооптические эффекты, связанные с изменением энергии связи примесных состояний атомного и молекулярного типа, привлекают возможностью создания квантовых приборов с управляемыми характеристиками: кубиты на основе эффекта передислокации электронной волновой функции в молекулярной системе, фотоприёмники с управляемой чувствительностью в области примесного поглощения света, детекторы лазерного излучения, модуляторы интенсивности света и др. В этой связи изучение магнитооптических эффектов в полупроводниковых наноструктурах с примесями атомного и молекулярного типа актуально и является одним из приоритетных направлений полупроводниковой наноэлектроники.

Цель и задачи работы. Цель работы заключается в теоретическом исследовании магнитооптических эффектов в полупроводниковых 20 Ш - и 0£> -

структурах, связанных с гибридизацией размерного и магнитного квантования, с магнитным вымораживанием примесей атомного и молекулярного типа, с дихроизмом поглощения, с пространственной конфигурацией примесных молекул в объёме наноструктуры, с пространственной анизотропией энергии связи примесных состояний, с влиянием геометрической, формы наноструктуры на энергию связи примесных состояний.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- в рамках единого теоретического подхода, основанного на методе потенциала нулевого радиуса, получить аналитическое решение уравнения Липпмана - Швингера на связанные состояния электрона, локализованного на £)°- центре соответственно в квантовой яме (КЯ), квантовой проволоке (КП), микросужении (МС) и в квантовой точке (КТ) с параболическим потенциалом конфайнмента при наличие внешнего магнитного поля;

- теоретически исследовать зависимость энергии связи состояния в КЯ, КП и КТ от величины магнитного поля, координат примесного центра и параметров ограничивающего потенциала;

- исследовать эволюцию энергии связи состояния с изменением эффективной длины МС;

- исследовать анизотропию энергии связи £>(-)- состояния, связанную с гибридизацией размерного и магнитного квантования;

- теоретически исследовать дихроизм магнитооптического поглощения в полупроводниковых многоямных квантовых структурах с £>(_)- центрами;

- исследовать фактор геометрической формы в спектрах примесного магнитооптического поглощения микросужения с £>(~'- центрами;

- теоретически исследовать эффект фотонного увлечения одномерных электронов при фотоионизации центров в продольном магнитном поле;

- теоретически исследовать дихроизм примесного магнитооптического поглощения в структурах с квантовыми точками с учетом дисперсии их размера;

- в рамках модели потенциала нулевого радиуса получить аналитическое решение задачи о связанных состояниях электрона в поле двух И"-центров (двухцентровая задача) в КЯ и КП соответственно при наличии внешнего магнитного поля;

- исследовать зависимость g- и и- термов от величины внешнего магнитного поля и пространственной конфигурации - центра в КЯ и КП соответственно;

- теоретически исследовать особенности магнитооптического поглощения в полупроводниковых многоямных структурах, связанные с дихроизмом поглощения и с пространственной конфигурацией - центра в КЯ;

- исследовать интерференционные эффекты в спектрах магнитооптического поглощения квазиодномерных структур с £><"> - центрами;

- теоретически исследовать эффект передислокации электронной волновой функции в - системе в КТ во внешнем электрическом поле.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые в рамках единого теоретического подхода, основанного на методе потенциала нулевого радиуса, проведено исследование эффекта магнитного вымораживания £>(_)- и - состояний в 2£> -, Ш и 01) — структурах с параболическим потенциалом конфайнмента. Важным достоинством такого подхода является то, что он позволяет получить аналитическое решение для волновой функции локализованного носителя, а также проанализировать дисперсионные уравнения, определяющие энергию связи и состояний.

2. Показано, что в магнитном поле вследствие гибридного квантования энергия связи состояния в КЯ, КП и КТ может в несколько раз превышать своё объёмное значение, что в случае КЯ согласуется с экспериментальными данными по зависимости энергии связи состояния от величины магнитного поля в ОаАз/АЮаАя КЯ. Найдено, что уменьшение эффективной длины МС вызывает углубление основного состояния центра в плоскости сечения узкого горла за счет роста соответствующих потенциальных барьеров вдоль оси МС.

3. Рассчитаны спектры примесного магнитооптического поглощения в 2/3-, Ш- и 0£>-структурах с I)'"'-центрами. Показано, что в данных структурах имеет место дихроизм поглощения, связанный с изменением правил отбора при оптических переходах электрона из основного состояния центра в гибридно — квантованные состояния наноструктуры. Найдено, что зависимость энергии связи состояния от величины магнитного поля проявляется в соответствующей зависимости края полосы примесного поглощения. В случае МС край полосы примесного поглощения существенно зависит от эффективной длины сужения.

4. Исследована зависимость g- и и- термов - состояния в КЯ, КП и МС от величины внешнего магнитного поля и параметров ограничивающего потенциала. Показано, что магнитное поле приводит к значительному изменению положения термов и стабилизации состояний. Установлено, что эффективная длина МС существенно влияет как на величину расщепления между термами, так и на размер области, где возможно существование -состояний. Выявлено существенное влияние ориентации оси I)'"' - центра на энергию связи - состояния.

5. Рассчитаны спектры примесного магнитооптического поглощения в 2£> - и Ю — структурах с Г»'"'- центрами. Показано, что величина коэффициента поглощения и форма его спектральной зависимости существенно зависят от ориентации оси Г^"1- центра относительно направления внешнего магнитного поля.

6. Показано, что спектр примесного магнитооптического поглощения КП с й^ - центром содержит осцилляции интерференционной природы. Установлено, что период осцилляций в случае продольной поляризации света линейно растет с уменьшением расстояния между £>°- центрами Я12 и слабо зависит от величины магнитного поля, а в случае поперечной по отношению к направлению внешнего магнитного поля поляризации света - экспоненциально растет с уменьшением Кп.

7. Теоретически исследован эффект передислокации электронной волновой функции в системе в КТ во внешнем электрическом поле. Показано, что зависимость относительной электронной плотности от напряженности внешнего электрического поля имеет параболический характер и существенно зависит от расстояния между Х>° - центрами.

Практическая значимость результатов работы состоит в следующем: Результаты теоретических исследований являются основой для разработки фотоприёмников с управляемой чувствительностью в области примесного поглощения света, детекторов лазерного излучения, модуляторов интенсивности света, кубитов.

Перечислим конкретные практически важные результаты:

1. Исследованный эффект магнитного вымораживания состояний в 2£>-, Ю- и (Ю- структурах может быть использован для управления концентрацией электронов в данных структурах в достаточно широких пределах, что позволит использовать последние в качестве электронных резервуаров в полупроводниковых приборах с квантовыми контактами.

2. Исследованный дихроизм примесного магнитооптического поглощения в 22?-, Ш- , и 0£>- структурах с П^- центрами может составить основу для разработки модуляторов интенсивности света с управляемой глубиной и эффективностью модуляции.

3. Исследованный эффект гибридизации спектров примесного магнитооптического поглощения может быть использован для изучения зонной структуры и идентификации примесей в полупроводниковых системах пониженной размерности.

4. Развитая теория эффекта фотонного увлечения при фотоионизации центров в 1£> - структурах позволит исследовать энергетическую зависимость времени релаксации импульса электронов и тем самым идентифицировать механизмы рассеяния в полупроводниковой КП.

5. Исследованный дихроизм примесного магнитооптического поглощения в 2Л - и Ш - структурах с - центрами позволяет выявить ориентацию оси с'"'- центра относительно направления внешнего магнитного поля, что важно для изучения транспортных свойств данных структур.

6. Развитая теория эффекта передислокации электронной волновой функции в системе в КТ во внешнем электрическом поле может быть использована для разработки кубита, в котором булевым состояниям 0 и

1 соответствуют двух- и одноцентровая волновые функции связанного электрона.

Положения, выносимые на защиту.

1. В полупроводниковых 2П-, Ю- и 0/>- структурах с центрами во внешнем магнитном поле имеет место эффект магнитного вымораживания состояний, который обусловлен усилением латерального геометрического конфайнмента наноструктур в условиях гибридного квантования.

2. Эффект гибридизации размерного и магнитного квантования в 21)-, Ш-, и 0£>- структурах приводит к пространственной анизотропии энергии связи состояния. При этом особенность геометрической формы микросужения проявляется в существенной зависимости энергии связи

состояния от эффективной длины сужения.

3. Дихроизм примесного магнитооптического поглощения в 2£>-, Ш- , и 0£>- структурах связан с изменением правил отбора при оптическом переходе электрона из состояния в гибридно-квантованные состояния наноструктуры.

4. Магнитное поле приводит к стабилизации примесных состояний молекулярного типа в 2Б-, Ш- , и 00- структурах. При этом энергия связи £>2_>- состояний существенно зависит от ориентации оси - центра относительно направления внешнего магнитного поля.

5. Изменение ориентации оси центра по отношению к направлению внешнего магнитного поля оказывает существенное влияние на величину примесного магнитооптического поглощения и форму спектральной кривой в 2£>- структурах, что обусловлено соответствующим изменением энергии связи - состояния и правил отбора при оптическом переходе электрона из состояния g- терма в гибридно-квантованные состояния наноструктуры.

6. Электрическое поле, приложенное вдоль оси £>г(~> - центра в КТ приводит к смещению центра тяжести электронного облака. При этом смещение происходит как по энергии (квантово-размерный эффект Штарка), так и по координате — эффект передислокации электронной волновой функции.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на II международной конференции (Саратов, 2000); «Второй всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто-и наноэлектронике» (С. — Петербург, 2000); международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2001, 2002, 2003); . III международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» (Саранск, 2001); на межрегиональной научной школе «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск, 2002, 2004, 2005).

Личный вклад. Основные результаты диссертации получены лично автором. Ряд результатов получен при творческом участии Марко А. А., Евсти-феева Вас. В. при научном консультировании В. Д. Кревчика. При этом диссертанту принадлежит постановка задач, разработка физической и математической модели, выбор методов их решения и получение ключевых результатов.

Публикации. В ходе выполнения исследований по теме диссертации опубликовано 30 научных работ, из которых 1 монография, 23 статьи в центральных отечественных и зарубежных журналах и 6 трудов всероссийских и международных научно - технических конференций.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитированной литературы, включающего 173 наименования. Объём работы: 317 страниц основного машинописного текста, 70 рисунков, 1 таблица.

Содержание диссертации.

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы, обоснована актуальность темы, изложены научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена аналитическому обзору современного состояния проблемы примесных состояний в полупроводниковых наноструктурах, а также развитию метода потенциала нулевого радиуса в физике низкоразмерных систем.

Вторая глава диссертации посвящена теоретическому исследованию дихроизма примесного магнитооптического поглощения в многоямных квантовых структурах (МКС) с учетом дисперсии ширины КЯ. Теоретический подход основан на вычислении спектра 2)^- центра в КЯ с параболическим потенциалом конфайнмента при наличии продольного по отношению к направлению оси роста магнитного поля (разделы 2.1 и 2.2). Для описания одноэлектронных состояний в КЯ использовался параболический потенциал конфайнмента К (г) = т"(£>\2г¡2, где т* — эффективная масса электрона; г — координата вдоль оси роста КЯ; |г| < Ь/2, Ь — эффективная ширина КЯ; со0 — характерная частота удерживающего потенциала. Потенциал примеси описывался в рамках модели потенциала нулевого радиуса (р.ф.г/р^.ф^.г^) мощностью у = 2пкгЦа -от*):

1 + (р-р.)|. + (г-,.)|

,(1)

где а определяется энергией Е, = -Н2аг/(2т'} связанного состояния этого же центра в объемном материале; Т<а = (ра1ф„,г0)- координаты центра. Векторный потенциал магнитного поля А выбирается в симметричной калибровке рёг, где Я = (0,0,В)- вектор магнитной индукции; ё9- единичный

вектор в цилиндрической системе координат (р, ф, г). В данной главе на основе . процедуры метода потенциала нулевого радиуса получено уравнение, определяющее зависимость энергии связи О^- состояния Е^ от параметров потенциала структуры, координатцентра и магнитной индукции В (в боровских единицах):

2р

,(2)

где = + а'в~1 + - энергия связи состояния, отсчитываемая от

уровня энергии основного состояния КЯ, г),

= -Й2Я,д/(2т*) -энергия связи состояния, отсчитываемая отднаКЯ;

р = Еа и ал ~ эффективные боровская энергия и боровский радиус

соответственно; I' = £/а,; (У* = С/0 /£,,; иа - амплитуда потенциала конфайн-мента КЯ; ав=ав1а<!\ ав — магнитная длина; ма = |е|В/т' — циклотронная частота. Уравнение (2) соответствует случаю, когда примесный уровень расположен ниже дна КЯ <0). Если примесный уровень расположен между дном КЯ и уровнем энергии основного состояния электрона £000 =й(о>0 + шг)/2 (я^1 >о),

то соответствующее уравнение для определения энергии связи состояния получается из (2) путем замены г|д на -ти. На рис. 1 показана рассчитанная с помощью (2) зависимость энергии связи £>(~'- состояния Е2Х от величины магнитной индукции В в КЯ на основе GaAs для Л, = (0,0,0) (кривые 1 — 3). На том же рисунке отдельными точками показаны результаты эксперимента в случае £>(_)- центров в селективно легированных многоямных структурах ОаАх/АЮаЛз [6]. Два подгоночных параметра теории гу0 и позволили оптимальным образом расположить теоретическую кривую по отношению к экспериментальным точкам. Можно видеть, что в области магнитных полей £<10 7л результаты расчета удовлетворительно согласуются с экспериментом. Как показывают численные оценки в этом случае магнитная длина а„ оказывается больше эффективного радиуса связанного состояния Х~в', т.е. рост энергии связи центра с увеличением магнитного поля связан, в основном, с динамикой уровней Ландау. При В >10 Тл выполняется неравенство ав < , т.е. заметной оказывается динамика примесного уровня. Следует отметить спиновые эффекты, которые не были учтены в рассматриваемой здесь модели и этим, отчасти, можно объяснить различие результатов теории и эксперимента в области больших полей. Из рис. 1 видно, что с ростом амплитуды потенциала конфайнмента ид энергия связи состояния увеличивается (сравн. кривые 1-3) вследствие большего влияния на волновую функцию центра ограничивающего

\Е1Х\,мэВ

потенциала КЯ. Таким образом, двумерные состояния в продольном магнитном поле удовлетворительно описываются в рамках метода потенциала нулевого радиуса в области магнитных полей, для которых ав > Х'„1.

В этой же главе (разделы 2.3 и 2.4) проведен расчет коэффициентов примесного магнитооптического поглощения МКС в случае поперечной и продольной по отношению к направлению магнитного поля поляризации света. Предполагается, что в каждой КЯ структуры находится по одному £>(_)- центру в точке Д, =(0,0,0), а дисперсия ширины КЯ « = ¿/1 (Л — среднее значение эффективной ширины КЯ) описывается распределением Р(и) вида:

[ есши<0.5иши>1.5',

(3)

где Ф(х) — интеграл ошибок. С учетом (3), а также правил отбора т = ± 1 (т — магнитное квантовое число) коэффициент поглощения ЛГд' (со) для поперечной и продольной ЛГ £'(«>) (т = 0) поляризации света можно представить соответственно в виде

В, Тл

Рис.1. Зависимость энергии связи -центра, локализованного в точке Д, = (0,0,0) , от величины магнитной индукции В в КЯ ОаЛз/АЮаА! при |£,| =0.4 мэВ, £=10 им для различных значений амплитуды потенциала £/„: 1 -1/0 = 0.48эВ;2-С/0 = 0.45эВ; 3-ио = 0.4 эВ. Точками обозначены результаты эксперимента в селективно легированных структурах СаАзЫЮаАз [б].

х© 1.5

0]^--0.5 |Г

■н>

р

ф(0.5)

, -1 -1 г

■ (5)

где а( = 25и'Ца'а]; Х0 — коэффициент локального поля; а" — постоянная тонкой структуры с учетом диэлектрической проницаемости е; Х = На>/Еа — энергия фотона в единицах эффективной боровской энергии; ЛГ, (р) = [с,] - целая часть выражения С, =[р(Аг-Па-а,д"2(|ет| + т+1))-1]/4; ЛГ2(р) = [С2] - целая часть выражения С2 =[^-т1^-(зр/2)"'(2^ + 1/2)]/(2д;"1)-(Н + /я + 1)/2; ^п1„(р) = [С3] -целая часть выражения С^ =з[р(Л"-т|а-ад~г)-1]/4; //1ш1Х(р) = [С,] - целая часть выражения С„ = [(х- -(2/(3р))(2к+3/2))а'в2 -1]/2; Св = 2у4 лра'ва?1х

- Г (Р, л ,)+1/4)

Г (р,я я)+ 3/4)Х

х (/,»,♦, (Р.П а)+ 3/4)- ^ (Р.Г1 .)+ 1/4 )] }; А (р)= р'/« в; в у» -с,;

- гамма - функция; Ч'(;с) - логарифмическая производная гамма- функции; в(лг) — единичная функция Хевисайда;

р*=р«*; р=Г/(4^);Г =Х/а„; 5-

площадь сечения структуры плоскостью, перпендикулярной ее оси роста; Ьс — средний период структуры с КЯ. На рис. 2 приведена спектральная зависимость коэффициента примесного маг-нитопоглощения света МКС в относительных единицах К$(р)/К0, где

0.13 0.2

Ло>,эВ

Рис. 2. Спектральная зависимость коэффициента примесного магнитопоглоще-ния К^(ф)/К0 (в относительных единицах) света поперечной поляризации многоямной квантовой структуры с учетом дисперсии ширины КЯ: |£,|=35.мэВ, Г =72 нм, 1/0=0.2 эВ, =432 мм, В —5 Тл. 1, 1' и 2,2'- дублеты Зеемана.

К0 = сг„■ Как видно из рис. 2, для спектральной зависимости коэффициента поглощения характерен дублет Зеемана (1, или 2, 2') с ярко выраженными пиками 1 и 1' (2 и 2'), связанными с оптическими переходами электронов из состояния в состояния с магнитным квантовым числом т-+1 соответственно. Эффект гибридизации спектра примесного оптического поглощения проявляется в том, что расстояние между пиками в дублете определяется циклотронной частотой <ов, а период появления дублета (1, Г—>2, 2") - гибридной

частотой п=^4<о0г + йд2. Амплитуда пика Г больше амплитуды пика 1 в первом дублете. Такая особенность пиков в первом дублете Зеемана наблюдалась экспериментально в МКС ОаА^АЮаАх [6 -8]. Это обусловлено тем, что состояние с энергией Е0л , 0 (здесь соответственно л, = 0 — радиальное квантовое число, соответствующее уровням Ландау; т = +1; « = 0 - осцилляторное квантовое число) является двукратно вырожденным, т.е. Емо= Е^^, причем за счет дисперсии ширины КЯ возможно увеличение кратности вырождения. В магнитном поле край полосы примесного поглощения сдвигается в коротковолновую область спектра. В случае структуры с КЯ этот сдвиг происходит по

закону Ы + йсов/2 + (зр) ' Оценка величины Йш й для структуры

на основе ваЛ^ при численных значениях параметров Ь=9Л нм, ио = 0.2 эВ, \Е\ = 0Л эВ показывает, что при изменении магнитного поля от 0 до 10 7л сдвиг края поглощения составляет «10 мэВ. Средняя полуширина линий поглощения Д в первом дублете, как показывает оценка, составляет Д « 5.2 мэВ, что несколько отличается от экспериментального значения полуширины 4.8 мэВ [8]. В работе [10] был оценен вклад в величину Д многофононного механизма уширения линий поглощения, который составил 3.4 мэВ. Однако этот механизм может оказаться существенным в одиночных КЯ. Существование неоднородного уширения, характерного для оптических свойств систем со многими КЯ, требует учета дисперсии ширины КЯ. Приведенные оценки величины Д показывают, что вклад в уширение линий поглощения, вносимый дисперсией ширины КЯ, является доминирующим. На рис. 3. приведена спектральная зависимость коэффициента примесного магнитооптического поглощения МКС в случае продольной поляризации света. Можно видеть, что гибридное квантование приводит к осцилляционной зависимости коэффициента поглощения. Из сравнения рис. 2 и рис. 3 виден дихроизм примесного магнитооптического поглощения, связанный с изменением правил отбора для осцилляторного и магнитного квантовых чисел. При этом меняется не только величина коэффициента поглощения вблизи порога, но и форма его спектральной зависимости.

Тпетья глава диссертации посвящена теоретическому исследованию примесного магнитооптического поглощения в КП и МС с £>'"'- центрами с целью выявления фактора геометрической формы в оптических спектрах при переходе КП —► МС. В разделе 3.1 выполнен расчет энергетического спектра центра в КП, а в разделах 3.2 и 3.3 рассчитаны сечения фотоионизации

центра для случаев продольной и поперечной по отношению к оси КП поляризации света. Магнитное поле В направлено вдоль оси КП. Потенциал примеси имитировался потенциалом нулевого радиуса

К5(р,<р,г; ра,уа,2а).

Для описания одно-электронных состояний в КП использовался параболический потенциал конфайн-мента вида

УХх,у)~т&1{хг+уг)12,тд?

т' — эффективная масса электрона; го0 - характерная о.1б о.18 0.2 о.22 0.23 частота потенциала кон-Ь<й,эВ файнмента. Задача опреде-

Рис. 3. Спектральная зависимость коэффициента ления волновой функции примесного магнитопоглощения (вот- ^^(р^р, ,ф ,2 ) и энер-

носительных единицах) света продольной поляри- "

задай многоямной квантовой струите учетом г™ СВЯзапн0ГО состояния дисперсии ширины КЯ: |£,.1 = 35мэВ, 1=11 им, примесного центра,

0.09

и0 = 0.2 эВ, Ьс = 432 нм, В= 5 7л.

локализованного в точке К =(р-..Ф».г11) (р,<р,г - цилиндрические координаты), состоит в построении одноэлектронной функции Грина для уравнения Шредингера с гамильтонианом

/(2т'}+У1(х,у)+ (р,ф,г;ра,фа,) с последующим использованием формулы Хилле-Харди для билинейной производящей функции. В разделе 3.1 данной главы показано, что в приближении эффективной массы задача на связанные состояния в КП при наличии продольного магнитного поля допускает аналитическое решение. Энергия связи С*"'- состояния не зависит от положения центра на оси КП и определяется как (в боровских единицах):

'МргЧ-тГЛ^О, (6)

где Е1Х — собственные значения гамильтониана Яш; р, = £"/\4 =2 Ыал\

21 - эффективный диаметр КП; и'а =иа!Еа\ С/0 - амплитуда потенциала КП;

м>1 =1/1+ р,3а*"1; а'=ав1а1,\ г^2 = здесь г), удовлетворяет следующему

уравнению:

где п? = \Е,\1ЕЛ; Е, - энергия связи этого же О^- центра в массивном полупро-

воднике; р; = р„ /я,.

Два возможных случая в (6) соответствуют расположению примесного уровня ниже ( £, ^ < 0) и выше (Е1Х > 0) дна КП. На рис. 4 представлены результаты численного анализа уравнений (6) применительно к £>(_)- состояниям в КП на основе Как видно из рис. 4, в обоих случаях Е1Х > О и £, х < О (кривые 1 и 2 соответственно) энергия связи й^- центра является убывающей функцией его радиальной координаты р„, что связано с наличием размерного квантования. В магнитном поле энергия связи £>(~'- центра заметно воз-

растает (кривые 3 и 4). В случае Е1Х < 0 приращение энергии связи (ср. кривые 2 и 4) составляет более 0.02 эВ для центра, расположенного в начале координат. При этом условия существования связанного состояния в продольном магнитном поле становятся менее жесткими, что видно из сравнения кривых 1 и 3, 2 и 4 на рис. 4. Магнитное поле оказывает, таким образом, стабилизирующее действие на состояния в КП. Возможность управления энергией ионизации примесных центров в магнитном поле открывает перспективу для изменения концентрации носителей заряда в достаточно широких пределах вследствие экспоненциальной зависимости функции распределения от энергии вблизи уровня Ферми в КП.

Фотовозбуждение электрона с локального уровня в гибридно-квантованные состояния КП рассматривалось в дипольном приближении для случая продольной и поперечной по отношению к направлению магнитного поля поляризации света .(разделы 3.2 и 3.3). Выражения для соответствующих сечений фотоионизации примесных центров получены в аналитическом виде в однозонном приближении:

х

-ргЧСи+ОХ/х-п? -$>,(211+1),

■VI».

(8)

*£(« + 02Х - " ЭГЧ (2л+\т\ + 1))х

х (х - л,1 - та''2 - Р*1 V, (2п + |т| +1))"1 х

где ст^!(оо) и — сечения фотоионизации примесных центров в КП соответ-

ственно для случая продольной и поперечной по отношению к направлению магнитного поля поляризации света; ст0=2"'гяа'Х20а1; А', = [с,] - целая часть числа С, =р,(х-т^)/(2и'1)-1/2; N 2 = |с 2 ] — целая часть числа Сг = р, +а'"2)/(2и'|)-1; С,(5,у) - обобщенная дзета-функция.

Процесс вычисления выявил следующие правила отбора: в случае продольной поляризации света оптические переходы с примесного уровня возможны только в гибридно-квантованные состояния КП со значением магнитного квантового числа т = 0, а в случае поперечной поляризации - т = ± 1. На рис. 5 представлена спектральная зависимость сечения фотоионизации примесных центров о£'(й>) с Д, = (о,0,0) в случае продольной поляризации света в КП на основе 1пБЬ. Как видно из рис. 5, сечение фотоионизации имеет немонотонную спектральную зависимость, обусловленную двойным квантованием. При этом средний период осцилляций равен ЬС1, т. е. определяется гибридной частотой П. Сравнение кривых 1 и 2 показывает, что в магнитном поле край полосы примесного поглощения сдвигается в коротковолновую область спектра. Этот сдвиг происходит по закону (йсо,)5 = Е]Х +ЙО/2 . На рис. б представлена спектральная зависимость сечения фотоионизации примесных центров ст£'(о>) с Д, = (0,0,0) в случае поперечной поляризации света в КП на основе 1п8Ь. Из рис. б видно, что спектр примесного магнитопоглощения света поперечной поляризации представляет собой серию резонансных пиков, имеющих дублетную структуру. Расстояние между резонансными пиками, составляющими дублет, равно й(»в, т. е. определяется циклотронной частотой <вв. Дублеты расположены периодично на кривой поглощения с периодом равным ЯП. Резонансные частоты определяются общей формулой <в„, =|£',1|/й + тшв/2+гг(2п+|т|+1)/2 и

существенно зависят от глубины залегания примесного уровня и величины магнитного поля.

В этой же главе в разделе 3.4 проводится вычисление энергии связи состояния в сечении узкого горла МС, в рамках метода потенциала нулевого радиуса. Удобной моделью потенциала конфайнмента МС, которая позволяет учесть как роль формы МС, так и влияние квантующего магнитного поля, является потенциал «мягкой стенки»:

Е?;\эв Рис. 4. Зависимость энергии связи £>(_>- центра 1 в КП на основе ¡пБЬ от полярной координаты р* =р„ !ал примеси для различных значений магнитной индукции В (кривые 1 и 3 соответствуют Е, ^ > 0, кривые 2 и 4 -£1Х < 0; линиями 5 и 6 изображены положения уровней энергии основного состояния в КП для В = 07л и Я = 12 7л соответственно; 2/. = 71.6 им, ио = 0.2 эВ): 1- |Я,| =5х 10 "3 эВ, В = 07л; 2-

|£(| = 3.5x10 эВ, В = 07л; 3 -|я,|=5х10-3эВ, В = 12Гл; 4 -|£,| = 3.5х10"2э5 ,В= 12 7л.

У{х,у,г) = т'(е>1хг + <о*.у2-<»2г2)/2 , где /л* — эффективная масса электрона; г-координата вдоль оси МС; частота «о, определяется эффективной длиной МС I,: со, = ^¡ЩГ) ^ ®о - характерная частота двумерного гармонического осциллятора, потенциалом которого моделируется потенциал МС в плоскости, перпендикулярной оси МС. Потенциал примеси описывался моделью потенциала нулевого радиуса И5(р,ф,г;ра,ф0,.г0) мощностью у = 2жй2/(сия'), который в цилиндрической системе координат имеет вид

Ч (Ю)

1 + +

где а определяется энергией Е, связанного состояния на этом же £>(_) - центре в массивном полупроводнике; р„, ф„, координаты центра в МС.

Рис. 5. Спектральная зависимость сечения фотоионизации £>(_)-центра в КП на основе /л56 (в случае продольной поляризации света, Л. =(0,0,0), |я,| = 5.5х10"3э5,

1=53.7км, Со=0.3 эВ): 1 - В = ОГл ; 2 -В = 107л .

3 510-14

<т£>((»),см

31(Г"

Рис. 6. Спектральная зависимость сечения фотоионизации с^(га) £><-)-центра в КП на основе /п&Ъ (в случае поперечной поляризации света, Л. =(0,0,0), |£,| = 5.5х10-1э£, 1=53 Л км, и0=03 эв):

I - В = 02л ; 2 -В = 10 Тя .

2.10

В разделе 3.4 аналитически получено дисперсионное уравнение локализованного на £>°- центре электрона с учетом влияния магнитного поля на £>("'-состояния в МС (в боровских единицах):

v 7с 0

где У(0,0,£„;) = 21п{[Г(^)/Г(л-3/4)]/[г^+1/4)/Г(5+1/2)]}; * = г/(2п£',2); ^ = /,,/0,; Г12 =|£1|/£:1(; а=а!ал\ а = ^Н1(тсаа) ; а\ = а,/а, ; а ? = а1 / а4 / (4 а - гибридная длина.

Следует отметить, что уравнение (11) допускает предельный переход от МС к КП. В этом случае, как показано в разделе 3.4, функция 7(0,0,4.') принимает вид

/ N

(12)

аЛ 2к

и уравнение (11) при <» переходит в соответствующее уравнение для £г-состояния в КП, полученное в разделе 3.1. На рис. 7 представлены результаты численного анализа уравнения (2) в случае состояния в МС на основе 1пБЬ (отсчет энергии связи Е^ ведется от уровня энергии основного состояния МС: [^'1^1^1+е,,). Как видно из рис. 7, энергия связи центра в МС является убывающей функцией его радиальной координаты р*, что обусловлено размерным квантованием. С уменьшением эффективной длины МС Ъг энергия связи Г)'"'- центра заметно возрастает (ср. кривые 2 и 1). Действительно, с уменьшением Л, орбиталь вытягивается вдоль оси МС и соответственно сжимается в плоскости сечения узкого горла МС. Это приводит к углублению основного состояния £>(_)- центра. С ростом динамика кривой (р')| такова, что она приближается к соответствующей кривой 5, построенной для случая КП при тех же значениях параметров, входящих в (2) (ср. кривые 1 — 4 и 5). Таким образом, влияние параметра на О^- состояния в МС аналогично влиянию магнитного поля на состояния в КП. На рис. 8 представлена зависимость энергии связи центра, расположенного в сечении узкого горла МС (р„ = 2а = 0) и на оси КП, от величины магнитного поля В. Можно видеть, что с ростом магнитного поля энергия связи £>(_)- центра значительно возрастает, что наиболее существенно для небольших значений £* 510 (см. кривые 2 и 1). С

Рис.7. Зависимость энергии связи электрона , локализованного на £>° - центре в МС (кривые 1,2,3,4) и в КП (кривая 5) на основе 1п5Ь от полярной координаты примеси (р^ =

при Ь = 65 им; и0 = 0.2 эй; В = 0Тл; |£;| = 0.001 эВ: 1 - 4=5, 2 - 4 = 10; 3 - 4=15, 4 - 4=25, 5-4-»-®.

Р»=Р„<Ч

ростом параметра 4 наблюдается переход «МС -»• КП» (ср. кривые 1-4 и 5). Для 4 = 25 соответствующие кривые полностью совпадают (см. кривые 4 и 5).

В разделе 3.5 данной главы в дипольном приближении рассмотрено фотовозбуждение электрона с локализованного уровня в гибридно-квантованные состояния МС для случая поперечной по отношению к направлению магнитного поля поляризации света. Выражение для сечения фотоионизации стя (ш) центра получено в аналитическом виде в однозонном приближении. Процесс вычисления выявил следующие правила отбора: в случае поперечной поляризации света оптические переходы с примесного уровня возможны только в гибридно-квантованные состояния со значением магнитного квантового числа т = ± 1.

На рис. 9 кривыми 1 и 2 представлены спектральные зависимости ав (со) для МС и КП на основе 1пЯЬ соответственно (раздел 3.6). Видно, что спектр примесного магнитопоглощения света поперечной поляризации представляет собой серию резонансных пиков, имеющих дублетную структуру. Эффект гибридизации спектра примесного поглощения проявляется в том, что расстояние между резонансными пиками, составляющими дублет Зеемана, определяется

Рис. 8. Зависимость энергии связи электрона , локализованного на В° - центре, расположенном на оси КП (кривая 5), и в МС (ра = г, = 0) (кривые 1,2,3 и 4), от величины магнитной индукции В при Ь = 65 нм; С/, =0.2эВ; |£,| = 0.001эВ: 1- ¿;=5;2- Ь\= 10; 3 — =15; 4 — ¿>25; 5 - ¿* оо.

В, Тл

циклотронной частотой, а период появления дублета - гибридной частотой. При больших Ь\ >10 имеет место переход «МС КП», т.е. кривые 1 и 2 совпадают. Особенность электронного спектра в МС проявляется в зависимости края полосы примесного поглощения (А и) от эффективной длины сужения (кривые 1 и 2 на рис. 10), а также в более сильной зависимости (йю) от величины магнитного поля по сравнению со случаем КП (ср. кривые 1 и 4 на рис.10).

В этой же главе (раздел 3.7) развита теория эффекта фотонного увлечения (ЭФУ) в полупроводниковой КП в присутствии продольного магнитного поля В, направленного вдоль оси КП. ЭФУ обусловлен импульсом фотонов, передаваемым в процессе поглощения электронной подсистеме. Учет импульса света приводит к асимметрии в распределении носителей заряда в пространстве квазиимпульса, т. е. к образованию тока увлечения (ТУ). Решение задачи о ЭФУ в КП основано на кинетическом уравнении Больцмана, записанном в приближении времени релаксации. Генерационный член этого уравнения определяется квантовыми фотопереходами носителей с £>н- центра в гибридно-квантованную зону, которые рассчитываются в линейном по продольному импульсу фотона приближении. В режиме короткого замыкания в приближении сильного магнитного квантования, когда а>0 « П, получено аналитическое выражение для плотности ТУ при рассеянии электронов на системе короткодействующих примесей.

5 10

ав((о),смг

Рис. 9. Спектральная зависимость сечения фотоионизации t ía'14 Од (со) D'"1 - центра, расположенного в центре сечения

з 10-14

узкого горла МС (L,= 5) (кривая 1) и на оси КП (кривая 2)

при ¿ = 65 нм; С/. = 0.2эВ;

0 2-10

В = 5Тл\ |£,.] = 1.6х10"2 эВ,

(й со) , мэВ

Рис. 10. Зависимость края полосы примесного поглощения (Лев) в МС (кривые 1,2 и 3) и

в КП (кривая 4) от величины магнитной индукции В при ¿ = 65 нм; и,=0.2эВ;

|£(| = 0.001эВ:

1-1;=5,2-1,;=10, 3-1', =25,4- £ ->°о.

На рис. 11 приведена спектральная зависимость плотности ТУ одномерных электронов в относительных единицах /(©)/ j„ при фотоионизации £>(_)-центров в продольном магнитном поле. Как видно из рис. 11 для спектральной зависимости плотности ТУ характерен дублет Зеемана с ярко выраженным пиком типа «клюва», связанным с оптическими переходами электронов из D(~--состояний в состояния с магнитным квантовым числом т = +1. С ростом частоты света высота «клюва» значительно уменьшается. Расстояние между полосой и пиком в дублете равно h&B, а период появления дублета — h С1 . Оценка величины плотности ТУ в «клюве» для КП на основе InSb при следующих численных значениях параметров: ^^З.бхЮ^ай, ¿«43им, пх =1.4х10'с.и_1, п, = 2.7х1015слГ3, и, = 1.4хЮ"слГ3, ио=0.2эВ, Я., » 29 им, йш = 0.2ЬЛ и В = 107л, даёт У (со)» (1.7xlO~18jV0)y4/jK2. В случае, когда концентрация центров в КП N0 = 1015сл<~3, имеем j(<o)a \JxlO'1 А/см2, что на порядок больше соответствующей величины в одиночной полупроводниковой квантовой яме в отсутствии магнитного поля [1]. В этом же разделе обсуждается возможность использования ЭФУ одномерных электронов в продольном магнитном поле для разработки детекторов лазерного излучения. Поскольку плотность ТУ j{со) пропорциональна интенсивности света /0, то такие детекторы могут, по-видимому, определять энергетические характеристики лазерных импульсов, в частности, импульсную мощность. Фоточувствительность G детектора на основе ЭФУ одномерных электронов в продольном магнитном поле определяется как

V p„Lnir /(со) (? = --« 0 QWJK ' П31

где S„ — площадь поперечного сечения КП; р0 — удельное сопротивление материала КП; L{QW) — длина КП. В случае полупроводниковой структуры, состоящей из одной KI1 на основе InSb, и S0 ~L2 »1.8x10 ~u см2, /0 хйш = 1010 Вт/м1, ^(Q") = 7-2х103кл<, £ = 107л, р0 ~ 10~4 Ом-м получаем, что для длины световой волны Хабмкм величина G «6.8х10~2 В/Вт. Таким образом, ЭФУ одномерных электронов в продольном магнитном поле вполне доступен для экспериментального наблюдения.

Четвертая глава диссертации посвящена теоретическому исследованию дихроизма примесного магнитопоглощения света в КТ, синтезированных в прозрачной диэлектрической матрице, с учетом дисперсии их размеров. Как и в главе 2 теоретический подход основан на исследовании энергетического спектра Dцентра в КТ в квантующем магнитном поле (раздел 4.1).

Для описания одноэлектронных состояний в КТ использовалась параболическая модель потенциала конфайнмента: K2(p,z)= т* со J (рг +z2)/2. В рамках модели потенциала нулевого радиуса в приближении эффективной массы задача на связанные D^- состояния в КТ решена аналитически. Кардинальная мо-

Рис. 11. Спектральная за- 7.ю"

висимость плотности тока j(o>)/j о

увлечения у(<а)//0 (в от- 6.5.10"

носительных единицах) 6.10~

при |£,.| = 5.5х10"2эВ; 5.5.10"

=1.4х105см~'(линей- 5.10"

ная концешрация - 4.5.10"

центров в КП); 2£ = 86 км ;

4.10"

1!0 = 0.2 эВ\ п, =1.4хЮ|бси'3

3.5.10"

(концентрация электронов

в КП); л, =2.7хЮ15слГ3 зло"

(концентрация рассеи- 2.5.10"

вающих центров в КП);

2.1о"

X , = 29 км (длина рассея-

ния); Т и 7 К для раз- 1.5.10"

личных значений магнит- 1.10"

ной индукции В: 5-10~

1- В = 107л;2-

В = 12 Тд .

дификация электронных состояний в КТ, обусловленная размерным квантованием по трем пространственным направлениям, приводит к анизотропии энергии связи центра: в плоскости ху, перпендикулярной магнитному полю, имеет место гибридное квантование, а в направлении поля - размерное квантование. Для О^- центров, расположенных в плоскости ху, энергия связи "<£?0)11 (в боровских единицах) определяется как

К

(ИГК1

р->0+т,о,£о1<0.

КЧ-п'.Л^о,

(14)

здесь Р„=Л0*/(4 ^и;); Д0'=2Д0/о^; Д0 - радиус КТ; + р^'"

Г1а = [¿,"01|/£1(; Ещ — собственные значения гамильтониан

Нгв = \е\А^ /(2т')+ У2 (р,г)+ Р» (р,4>,*;р..<р.. )' По^-П?, Где П удовлетворяет уравнению

- w0 (l - е(1 - ехр[-2/])-'exp

bd

xexp

2P0 (l + e-) . 2

2p0(l-eXp[-2w„rJ)v n ° J FL 0 1

х (ехр [- р0 а •-11]+ ехр |ро *'""г I]))] ], (15)

где г; = г а!ал.

В направлении магнитного поля энергия связи центра (|^г®£>>|) имеет вид:

(ИГК),=

(16)

(2po)-'+Vo,£ox<0, (2Ро)"1-Ло1.£'о1>0-

Как показал численный анализ соотношения (14), зависимость энергии связи (¡£fgJ>|) центра в КТ на основе InSb от полярной координаты при-

меси р; = р„ lad (в боровских единицах) для Еок < 0 практически повторяет соответствующую зависимость в КП (см. рис. 4). На рис. 12 приведена зависимость энергии связи (|-EήC)|) центра в КТ на основе InSb от координаты z* = (в боровских единицах) для Eoi <0. Из рис. 12 видно, что в случае

примесных уровней, расположенных ниже дна КТ, энергия связи D^- центра незначительно уменьшается с ростом магнитного поля (ср. кривые 1 и 2). Это обусловлено понижением размерности ограничивающего потенциала и соответствующим усилением локализации связанного электрона в радиальной плоскости.

В приближении эффективной массы в разделах 4.2 — 4.6 получены аналитические выражения для коэффициентов примесного магнитопоглощения света продольной и поперечной по отношению к направлению магнитного поля поляризации с учетом дисперсии размеров КТ. При этом предполагалось, что дисперсия возникает в процессе фазового распада пересыщенного твердого раствора и удовлетворительно описывается формулой Лифшица-Слезова. В ди-польном приближении в случае продольной поляризации света оптические переходы с примесного уровня возможны только в состояния КТ с нечетными значениями осцилляторного квантового числа пг = 2п + 1 (п = 0,1,2,...) и значением магнитного квантового числа т= 0. На рис. 13 приведена спектральная зависимость коэффициента примесного магнитопоглощения света продольной поляризации в случае боросиликатного стекла, окрашенного кристалли-

тами InSb (jV0 = 10lscm"3 - концентрация КТ в диэлектрической матрице). С увеличением магнитного поля (ср. кривые 1 и 2) край полосы примесного по-

(ИЛЬ*

Рис. 12. Зависимость энергии связи (£0,.<0)Д(">-

центра в КТ на основе от координаты г* (линией 3 обозначен уровень энергии основного состояния одномерного осциллятора; |Я|| = 1.38х10"'э5, Я, =71 .бнм, Г/„=0.2эВ): 1- Я = 0 7л: 2 - В = 15 7л.

глощеиия сдвигается в коротковолновую область спектра, что связано с соответствующей динамикой примесного уровня и уровня Ландау. Этот сдвиг происходит по закону (йсо,Х =|£,(ц|+й(о0^/2 + 1/1 + 9(а]/(16т^и2)), где и = Д0/Я0; Л0 — среднее значение радиуса КТ. Можно видеть, что спектральная зависимость коэффициента примесного магнитооптического поглощения имеет осциллирующий характер. Причем период осцйлляций определяется гибридной частотой в случае изменения номера уровня Ландау на единицу, а при неизменном — характерной частотой осциллятора.

В случае поперечной поляризации света для оптических переходов в ди-польном приближении действуют следующие правила отбора: переходы из основного состояния центра идут только в состояния КТ со значениями магнитного квантового числа т =±1 и четными значениями квантового числа пг=2п. На рис. 14 представлена спектральная зависимость коэффициента примесного магнитопоглощения света К^ (о) в случае боросиликатного стекла, окрашенного кристаллитами ¡пБЬ. Полоса примесного поглощения (кривая 1) в магнитном поле расщепляется в дублет Зеемана (кривая 2). Расстояние между пиками в дублете Зеемана определяется циклотронной частотой, т. е. равно Йсэя, а расстояние между двумя ближайшими дублетами зависит от характерной частоты потенциала конфайнмента ю0 и равно 2 й ю 0. При изменении квантового числа п1 на единицу расстояние между соседними дублетами становится равным й О, т. е. определяется гибридной частотой.

2000

Рис. 13. Спектральная зависимость коэффициента примесного магнитопоглощения света продольной поляризации в случае бороси-ликатного стекла, окрашенного кристаллитами /«56 (|£,| = 5.5x10 "а эВ, Д^ = 107.4к*, и0 =0.3э5), ДЛЯ различных значений магнитной индукции В: I- В = 0Гл:2-В = 6Тл.

Рис. 14. Спектральная зависимость коэффициента примесного магнитопоглощения света поперечной поляризации в случае бороси-ликатного стекла, окрашенного кристаллитами -(|£,| = 5.5 х 10 "г эВ,

~Яа =35.9нм, и„ =0.2эВ), для различных значений магнитной индукции В: 1- В = 0Тл;2-В = ЗЛТл.

1«-141 "

Ш ' 101 "

Край полосы примесного магнитопоглощепия света поперечной поляризации определяется выражением (йсоД =|£01|+йсо0(1/2+2^1+9ш]/(16а)^и1))-й(ад/2.

Таким образом, граница примесного поглощения зависит от глубины залегания примесного уровня, циклотронной частоты и величины дисперсии радиуса КТ. Сравнение рис. 13 и рис. 14 позволяет выявить дихроизм примесного магнитооптического поглощения, который в данном случае обусловлен изменением правил отбора для осцилляторного и магнитного квантовых чисел.

Пятая глава диссертации посвящена теоретическому исследованию анизотропии магнитооптического поглощения в полупроводниковых МКС с центрами. В разделах 5.1 и 5.2 проводится расчет термов молекулярного иона в полупроводниковой КЯ с параболическим потенциалом конфайнмента при наличии продольного магнитного поля. В рамках рассматриваемой модели двухцентровой потенциал имитировался суперпозицией потенциалов нулевого радиуса вида (1). В однозонном приближении получены дисперсионные уравнения, описывающие зависимость g-и и — состояний от величины продольного магнитного поля, координат £>°— центров Ка/ =(р0/,фоу, *„у)и параметров удерживающего потенциала. Рассмотрены случаи продольной и поперечной ориентации оси центра по отношению к направлению магнитного поля. В первом случае =(0,0,0) и =(0,0,г^) (ось 2 направлена вдоль оси роста КЯ) дисперсионные уравнения имеют вид:

V

± ехр—

'с/Л /

4р

-3/2

1±е

Т ехр^|г;2|/#}#/К*21]| = 1' во втором случае Д^ =(0,0,0) и =(р«,.<р«,.°) соответствующие уравнения могут быть записаны как:

*Рп,2 {

\cLte о

[ТграГ1 (1 - е-2')5-' (I) ■ ,А-1 (раГ') *

1± ехр\ -

4йг:

Г РЬ' ^

-./-VI 1 ± е

) ) \

±2 ^-ехр^-^Щ^-^Т

Л

^кв!

= 1,

(18)

где и IЕ\

■М

энергия связи состояния, отсчитываемая от уровня энергии основного состояния КЯ в первом ((0,0,0) и (0,0,2Ог)) и во втором к2 ((0,0,0) и (р»а'Ф<.2>0)) случаях, соответственно; 8(/) = ехр(-ря,"'2/);

На рис. 15 представлена зависимость анизотропии энергии

связи - состояния от величины магнитного поля и амплитуды ограничивающего потенциала, рассчитанная по формулам (17) и (18), соответственно, для g - терма (кривые 1 и 3) и и - терма (кривые 2 и 4). Можно видеть, что анизотропия уменьшается с ростом величины магнитного поля В. Действительно, в случае конфигурации к2 с ростом В происходит передислокация электронной волновой функции в - системе и она трансформируется в одноцентровую, в то время как волновая функция - состояния с пространственной конфигурацией А] не испытывает передислокации. Видно также (сравн. кривые 3, 4 и 1, 2), что анизотропия увеличивается с ростом амплитуды потенциала конфайн-мента КЯ. Это связано с более существенным влиянием удерживающего потенциала на с}"' - состояние с пространственной конфигурацией к2 за счет увеличения области перекрытия электронных состояний £>° - центров. Таким образом, анизотропия энергии связи - состояния в КЯ в значительной степени определяется пространственной конфигурацией £><">- центра по отношению к оси роста КЯ. Продольное магнитное поле уменьшает анизотропию за счет передислокации электронной волновой функции конфигурации к2 в - системе.

В разделах 5.3-5.6 теоретически исследуются особенности примесного магнитооптического поглощения в полупроводниковых МКС, связанные с дихроизмом поглощения, а также с различной пространственной конфигурацией молекулярного иона относительно оси роста МКС. Расчет коэффициента примесного магнитооптического поглощения

4ЛЛ)(ш) проведен для полупроводниковой структуры, состоящей из туннельно не связанных КЯ с учетом дисперсии их ширины и = £/£. Предполагалось, что в каждой КЯ находится по одному центру с двумя возможными пространственными конфигурациями, описываемыми уравнениями (17) и (18). Коэффициент поглощения К^*^ (ш) в общем случае можно пред-Рис. 15. Зависимость анизотропии ставить в виде: энергии связи О^ - состояния от величины магнитного поля и амплитуды ограничивающего потенциала: 1, 2 - £/0 = 0.2 эВ; 3,4 - С/0 = 0.1 эЛ.

* £ ^(«'ЖГ'Т .-р-2

(19)

где верхние индексы _/,, в коэффициенте поглощения и в матричном элементе отражают соответственно направление поляризации света по отношению к оси роста МКС (.Л =.5', () и пространственную конфигурацию молекулярного иона к, =к1,к1\ М = [С,]-целая часть выражения

-Щ1 •и^{ПтЫ + У2^1{2ав-г)-\12-, (т^)' - величина энергии связи состояния в боровских единицах, отсчитываемая от дна КЯ; птт = 0 или ит,„=1 в зависимости от правила отбора; Л^ = [С2] - целая часть

выражения С2 -ав'1{\т\ + т + \)'^ита.ЛГ1=[с'з] - целая

часть выражения С3 =^-(лЙ))2-(Э)"1-и^(« + 1/2)У(2яГ:!)-(Н + 'я + 1)/2''

и = (ру1 (и +1/2) - ("П^) - Дд"2 (2/3, + |/я| + /и +1)^ ; /0 - интенсивность света; итах - минимальное и максимальное значение дисперсии и\ Р(и) -функция распределения дисперсии ширины КЯ вида:

Р(и) = 2[4^{ф{итах - щ) + Ф(щ - ит„))]"' • е^, (20)

где Ф(г) - интеграл ошибок; н0 = («„,„ +итах)/2.

На рисунках 16 а, б и 17 а, б представлены спектральные зависимости £?+)(*) и К^ (со), ЛГ^'*2)(сй), соответственно, рассчитанные по формуле (19) для МКС на основе /и56. Как видно из рис. 16 и 17, дихроизм примесного магнитооптического поглощения проявляется в изменении формы спектральной кривой поглощения (сравн. рис. 16 а и 16 б, 17 а и 17 б), что отчасти связано с изменением правил отбора для магнитного и осцилляторного квантовых чисел. Из сравнения рис. 16 а и 17 а, а также 16 б и 17 б видна существенная роль пространственной конфигурации молекулярного иона в КЯ: меняется не только форма спектральной кривой, но и величина поглощения. Пики в правой части дублета Зеемана на рис. Паи 16 а, а также «окантовка» пика на рис. 17 б связаны с интерференционными эффектами, которые исчезают с увеличением магнитного поля, либо расстояния между £>°- центрами,

т. е. когда происходит трансформация В^ —> . В сильных магнитных полях, когда ав «Яп влияние нецентрированного примесного атома на электронные состояния носит характер поправки, что проявляется в виде «окантовки» (рис. 17 б), в наличии пиков (рис. 16 а и 17 а) и полосы малой амплитуды (рис. 16 б) в коротковолновой части спектра.

0 06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 018 0.2

Ьсо, эВ

0.075 0.1 0.15 02 0.25 эв

Рис. 16. Спектральная зависимость коэффициента примесного магнитооптического поглощения:

а - случай поперечной поляризации ;

б - случай продольной поляризации (<в))

|Е,| = 5,5-10"3э5, 1 = 71,6нм, {/0 =0,2эЯ, 2^=0,25, В = 57л, =(0,0,0),Ло2 = (0,0,2„2).

Рис. 17. Спектральная зависимость коэффициента примесного магнитооптического поглощения а-случай поперечной поляризации (ш^; б — случай продольной поляризации

|£,| = 5,5-10-2эВ, Г = 71,6н.и, иа=0,2эв, =0,25, В = 57л, Д^ = (0,0,0), =(р,1,Ч>.1,0)-

ИТугтя^ ГЛЯДЯ диссертации посвящена теоретическому изучению интерференционных эффектов в спектрах магнитооптического поглощения КП с Х^"'- центрами, а также рассматриваются влияние фактора геометрической формы на % -и и - термы £>2Н - состояния при переходе КП—>МС и эффект пере-дислокациии электронной волновой функции в системе во внешнем электрическом поле. В разделах 6.1 — 6.3 исследуется энергетический спектр молекулярного иона в полупроводниковой КП и МС.

Двухцентровой потенциал моделировался суммой потенциалов нулевого радиуса мощностью у, = 2хН1 / = 1,2:

К„(г,ДД) = ^у,5(?-Д)[1+(г-Д)У,], (21)

где Д =(р,,ф„г,)- координаты О"- центров; а, определяется энергией Е, электронного локализованного состояния на этих же центрах в массивном полупроводнике. Волновая функция электрона локализованного на Г^"1- центре, удовлетворяющая уравнению Липпмана- Швингера для связанного состояния, имеет вид линейной комбинации

Рнс.18. Зависимость энергии связи электрона от расстояния между £>° - центрами (кривые 1,3 и 5 -# - терм), (кривые 2,4 и 6 - и - терм ) при Ь = 65 им, и с =0,1 эВ, |£(| = 0,01 эВ. На вставке показано расположение - центров в КП на основе ШЬ: 1,2— В = 0Тл;

3,4- В = 5 Тл;

5,6- В = ЮТл.

А) = 1>, у (22)

где одноэлектронная функция Грина, соответствующая источнику в

точке г, и энергии Еа=-Пг\\1{2т} (ЕУ2~ энергия связанного состояния электрона в поле £>°- центров при наличии продольного магнитного поля, отсчитываемая от дна двумерной осцилляторной ямы). С математической точки зрения двухцентровая задача сводится к рассмотрению нетривиальных решений однородной системы алгебраических уравнений для коэффициентов с,, что приводит к трансцендентному уравнению для Последнее, в том случае, когда У! = Уз = V > распадается на два уравнения, определяющих симметричное (г-терм) и антисимметричное (ы-терм) состояния электрона. В разделах 6.1 и 6.2 аналитически получены дисперсионные уравнения электрона, локализованного на В" - центре, описывающие и и-термы соответственно в КП и МС при наличии продольного магнитного поля. Компьютерный анализ данных уравнений позволил проследить за эволюцией термов с изменением величины магнитного поля В. На рис. 18 показана зависимость энергии связи электрона |£,.2| от расстояния /?|2 между £>°- центрами, расположенными на оси КП. Видно, что в случае терма (кривая 1) I Ехг |-юо при Я *2 О, т.е. наблюдается своеобразное «падение на центр». Напротив, у состояния с меньшей энергией связи (и-терм) (кривая 2) | ЕХ1 ¡уменьшается при Я'2 ->0. Таким образом, с

уменьшением Л'2 возникает расщепление между вырожденными при Л,", й 1 g-^í и-термами. На рис. 18 видна также эволюция и-термов с изменением величины магнитного поля (ср. кривые 1, 2 и 5, 6): с ростом величины магнитного поля энергия связи - центра возрастает, причем условия существования г-состояния становятся более жесткими (ср. кривые 1 и 5). Как показал компьютерный анализ, величина расщепления между £—и и-термами слабо зависит от величины внешнего магнитного поля.

Рис. 19. Зависимость энергии связи электрона от расстояния между £>° - центрами (кривые 1, 3 - £ - терм ), (кривые 2, 4— и~терм) при Ь = 65нм, 0,1 эВ, |£,| = 0,01 эВ: 1,2- 5 = 5 7л; 3,4-В = 10 Гл.

На рис. 19 представлена зависимость величины |£12(/г,"2)| для случая, когда £>°- центры расположены в плоскости перпендикулярной оси КП (см. вставку на рис. 19). Из сравнения рис. 18 и 19 видно, что энергия связи Г»'"'-центра и величина расщепления между термами чувствительны к пространственной конфигурации молекулярного иона £><_) в КП. На рис. 20 приведены результаты численного исследования зависимости энергии связи центра в сечении узкого горла МС от эффективной длины I, сужения и координат £>"-центров в узком горле. На вставке рис. 20 указано расположение 2)" - центров в МС. Фактор геометрической формы проявляется в наличии существенной зависимости расщепления между термами от параметра . Близость границ структуры для такой конфигурации - центра приводит к излому энергетических уровней, соответствующих вырожденным g- и и- состояниям. В этой же главе теоретически исследуются магнитооптические свойства молекулярного иона в КП. Процесс фотоионизации о}"1 - центра, связанный с оптическим пере-

ходом электрона из g- состояния в гибридно-квантованные состояния КП рассматривался для случая продольной и поперечной по отношению к направлению магнитного поля поляризации света в разделах 6.4 — 6.6. Выражения для соответствующих сечений фотоионизации примесных центров с£> и а^ получены в аналитическом виде в однозонном приближении. Процесс вычисления выявил следующие правила отбора: в случае продольной поляризации света оптические переходы из состояния возможны только в гибридно-квантованные состояния КП со значением магнитного квантового числа т = 0, а в случае поперечной поляризации — т = ±1. На рис. 21 представлена спектральная зависимость для КП на основе /и5£. Видно, что спектр магнито-поглощения света продольной поляризации содержит резонансные пики с ярко выраженными осцилляциями, которые являются следствием интерференции электронных состояний. Как показал численный анализ, период осцилляции линейно растет с уменьшением расстояния между - центрами и слабо зависит от величины магнитного поля.

Рис. 20. Зависимость энергии связи электрона |Е1г| в МС от

расстояния между О ° - центрами (кривые 1,3 и 5 - терм), (кривые 2,4 и 6 - и - терм ) при С/„ =0,2 эВ\ |£г|=0,01 э5; Ь = 65 нм:

1,2- 4=10; В = 0 7л; 3,4 - ^ = 5; В = 0 7л; 5,6- 4 = 10, 5 = 5 7л.

Резонансные пики появляются с периодом, определяемым гибридной частотой и соответствуют оптическим переходам электрона из состояния центра в состояния квазидискретного спектра КП с магнитным квантовым числом т = 0. В магнитном поле край поглощения сдвигается в коротковолновую область спектра (ср. кривые 1 и 2). В случае, когда 5 = 10 7л этот сдвиг, как нетрудно видеть из рис. 21, составляет более 0.05 эй и происходит по закону Хц = т^ + (Х; = На/Е^, - энергия фотона в боровских единицах, л* |£,2г|- энергия связи g- состояния).

На рис. 22 приведена спектральная зависимость сечения фотоионизации 0М £)(-). центра в случае КП на основе 1пБЬ. Можно видеть, что в магнитном поле резонансные пики А и В (кривая 1) расщепляются в дублеты А1 и Л2, В1 и В2 (кривая 2) соответственно. Промежутки между пиками в дублете Зеемана «заполнены» осцилляциями интерференционной природы. Расстояние между резонансными пиками, составляющими дублет, равно йа>в, т.е. определяется циклотронной частотой. Дублеты расположены периодично на кривой поглощения с периодом равным ЙП. Период осцилляции в дублете и между дублетами, как показал численный анализ, экспоненциально возрастает с уменьшением расстояния между £>°- центрами и незначительно меняется с ростом магнитного поля. 2 10""

ст'^со),см1

Рис. 21. Спектральная зависимость сечения фотоионизации £>.["' — центра в КП на основе 1п$Ь (в случае продольной поляризации света) при Ь = 65 нм, {/„ =0,1 э В, [£,1 = 0,001 э В,

Л,2=1б нм\

1-5 = 07X2- В = 10 7л.

ст<°(со),см2

У

/ а

1

1 1

1 \ 1 \ \ 1

- \ /4-л ч

■О

Йсо, эВ

Рис. 22. Спектральная зависимость сечения фотоионизации -центра в КП на основе 1п$Ь (в случае поперечной поляризации света) при £ = 65 нм, (/„=0,1 эВ, = 0,001 эВ,

,/?12=16 нм:

I - В-0 Тл, 2-В = 10 7л.

Йо>, эВ

В разделе 6.7 рассмотрена задача о связанных состояниях электрона, локализованного на £>°- центре в КТ при наличии внешнего электрического поля. В рамках модели потенциала нулевого радиуса аналитически получены дисперсионные уравнения, описывающие g- и и- термы, соответствующие симметричным и антисимметричным состояниям связанного электрона. Как было показано в разделе 5.6 главы 5 и разделах 6.4, 6.5 главы 6, магнитное поле подавляет интерференционные эффекты и двухцентровая задача (при определенной ориентации оси центра) трансформируется в одноцентровую. При этом, если £>°- центры находятся в одинаковых условиях, то электронное облако с равной вероятностью может быть локализовано на одном из них. В случае электрического поля, направленного вдоль оси - центра, ситуация несколько меняется. В разделе 6.8 показано, что в электрическом поле имеет место эффект передислокации электронной волновой функции в - системе. На рис. 23 приведена зависимость относительной электронной плотности

Р,^»?(Я1>Я2-координаты £>°- центров) от напряженности электрического поля, которая, как видно из рис. 23, имеет параболический характер и существенно зависит от расстояния между £>°- центрами в КТ. Эффект передислокации электронной волновой функции связан со смещением центра тяжести электронного облака как по энергии (квантово-размерный эффект Штарка), так и по координате. Данный эффект может быть использован при разработке кубита на основе КТ с в'^- центром при наличии внешнего электрического поля, где булевым состояниям 0 и 1 могут соответствовать двух- и одноцентровая электронные волновые функции.

Рис. 23. Зависимость относительной электронной плотности рг от напряженности электрического поля Е для различных значений расстояния между £>°-центрами Я]2 и параметра |Е,| (Л„ =71.6им', ио = 0.2 эй):

1-|Е,| = 5х10"3эг; Дп=35.8 нм\

2-|.Е,| = 1.4х10-2ЭЯ; Я12 = 35.8 нм;

3-|4| = 5х10"3э5; Л12 =7.2нл<.

Е, В/м

Основные результаты и выводы:

1.В рамках единого теоретического подхода исследован эффект магнитного вымораживания состояний в полупроводниковых 2В-, Ш-, и (Ш- структурах с параболическим потенциалом конфайнмента. Показано, что данный эффект проявляется в зависимости края полосы примесного поглощения от величины внешнего магнитного поля и обусловлен как динамикой уровней Ландау, так и уменьшением эффективного радиуса локализации связанного электрона.

2. Теоретически исследовано влияние фактора геометрической формы на состояния в микросужении. Показано, что особенность электронного спектра в микросужении проявляется в зависимости энергии связи состояния и края полосы примесного поглощения от эффективной длины сужения.

3. Теоретически исследовано влияние гибридного квантования на пространственную анизотропию энергии связи состояния в 2£>-, Ш- и 0£>- структурах. Показано, что основной причиной пространственной анизотропии энергии связи является изменение симметрии волновой функции состояния в условиях гибридного квантования.

4. Теоретически исследован дихроизм примесного магнитооптического поглощения в 2£>-, 1£>- и 0£>- структурах с центрами. Установлено, что данный эффект обусловлен изменением правил отбора при фотоионизации центров и проявляется не только в изменении величины коэффициента поглощения, но и формы его спектральной зависимости. При этом параметры спектра зависят от трёх характерных частот: частоты удерживающего потенциала, циклотронной и гибридной частоты.

5. Теоретически исследованы термы молекулярного иона £>2("' в 2£>- и Ш-структурах при наличии внешнего магнитного поля. В однозонном приближении в модели потенциала нулевого радиуса получены дисперсионные уравнения, определяющие зависимость g - и и — состояний от величины магнитного поля, координат Г>°- центров и параметров удерживающего потенциала. Рассмотрены случаи продольной и поперечной ориентации оси центра по отношению к направлению магнитного поля. Показано, что фактор пространственной конфигурации О*"1 - центра приводит к значительному изменению энергии связи о[~]- состояния и к существенной модификации спектра примесного магнитооптического поглощения. Найдено, что энергия g-яu - состояний, а также величина расщепления между термами существенно зависят от эффективной длины микросужения.

6. В рамках модели потенциала нулевого радиуса получено аналитическое решение задачи о связанных состояниях электрона в поле двух центров (двухцентровая задача) в квантовой точке с параболическим потенциалом конфайнмента при наличии внешнего электрического поля, направленного вдоль оси Л;"1 - центра. Аналитически получены дисперсионные уравнения, описывающие g — к и — термы, соответствующие симметричным и антисимметричным состояниям связанного электрона. Показано, что в электрическом

поле имеет место эффект передислокации электронной волновой функции в Dj'"1- системе, при этом зависимость относительной электронной плотности от напряженности электрического поля носит параболический характер. Данный эффект связан со смещением центра тяжести электронного облака как по энергии (квантово-размерный эффект Штарка), так и по координате.

Цитируемая литература.

1. Кревчик В.Д. Особенности поглощения света глубокими примесными центрами в тонких полупроводниковых слоях / В.Д. Кревчик, Э.З. Имамов // ФТП.-1983.—т. 17—№ 7.-С.1235—1241.

2. Пахомов A.A. Локальные электронные состояния в полупроводниковых квантовых ямах /A.A. Пахомов, К.В. Халипов, И.Н. Яссиевич // ФТП.-1996-т.30.-№ 8.-С.1387-1394.

3. Иванов ЮЛ. Зависимость энергий активации А* — центров от ширины КЯ в структурах GaAs/AlGaAs / Ю.Л. Иванов, П.В. Петров, A.A. Тонких, Г.Э. Цырлин, В.М. Устинов // ФТП.-2003,-т.37.-№ 9.-t. 1114-1116.

4. Белявский В. И. Управляемая модуляция энергии связи примесных состояний в системе квантовых ям / В.Й. Белявскии, Ю.В. Копаев. Н.В. Корняков // УФН.-1996.-т. 166.—№ 4,—С.447-448.

5. Гейлер В. А., Маргулис В. А., Филина Л. И./ Проводимость квантовой проволоки в продольном магнитном поле//ЖЭТФ- 1998.- т. 113 - С. 1377-1396.

6. Huant S. Two-Dimensional D~ — Centers / S. Huant, S. P. Najda, B.Etienne // Phys. Rew. Lett—1990.-v.65.—№ 12.-P. 1486-1489.

7. Huant S. Well—width dependence of D~ cyclotron resonance in quantum wells / S. Huant, A. Mandray, J. Zhu, S. G. Louie, T. Pang, B. Etienne // Phys. Rew. B-1993.-v.48.-№4.—I*. 2370—2375.

8. Fujito M. Magneto-optical absorption spectrum of a D~ ion in a GaAs - Ga0-,.Al01,As quantum well // M. Fujito, A. Natori, H. Yasunaga // Phys. Rew. В.—î?9^-v.51.—№ 7.—P. 4637-4640.

9. Сибельдин H. H. Магнитостабилизированные многочастичные связанные состояния в полупроводниках.// УФН - 2003.-т. 173.-№ 9 - С. 999-1008.

Ю.Синявский Э.П. Особенности примесного поглощения света в размерно-ограниченных системах в продольном магнитном поле / Э.П. Синявский, С.М. Соковнич // ФТП.-2000—т.34—№ 7.-С.844-845.

П.Лифшиц И. М., Слезов В.В. О кинетике диффузионного распада пересыщенных твердых растворов.// ЖЭТФ,- 1958.- т. 35 - Вып. 2(8).- С. 479- 492.

Основные публикации по теме диссертационной работы.

1. Грунин А. Б. Магнитооптика комплекса «квантовая точка — примесный центр» // Материалы «Второй всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике». — С.-Пб.: Изд-во «Нестор», 2000. - С. 46.

2. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б. Магниторазмерный эффект в мезоскопических системах // Тез. докл. III международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики». — Саранск: Мордов. гос. пед. ин-т., 2001. — С. 74.

3. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б., Зайцев Р. В. Магнитооптика комплексов «квантовая точка — примесный центр»//Оптика, оптоэлектроника и технологии: Тр. междунар. конф. — Ульяновск: Изд-во УлГУ, 2001. — С. 101.

4. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Евстифеев В. В., Семенов М. Б., Черепанова Н. Ю. Физическая модель однокубитового логического элемента НЕ (NOT) на основе комплекса «квантовая точка - DH- центр» // Оптика, оптоэлектро-

ника и технологии: Тр. междунар. конф. - Ульяновск: Изд-во УлГУ, 2002. — С. 34.

5. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Зайцев Р. В. Анизотропия магнитооптического поглощения комплексов «квантовая точка — примесный центр» // ФТП. -2002. - т. 36. - № 10. - С. 1225 - 1232.

6. Rrevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin А. К., Semenov M. В. Quantum dimensional Zeeman effect in the magneto-optical absorption spectrum for "quantum dot - impurity center" systems II Hadronic Journal. - 2002.- v. 25.-№ 1.- P. 23 - 40.

7. Krevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin A. K., Semenov M. B. Magnetic freezing effect for the ground state of quantum dot // Hadronic Journal. - 2002. — v. 25. -№ l.-P. 69-80.

8. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б. Примесное поглощение света в структурах с квантовыми точками во внешнем магнитном поле И Известия высших учебных заведений. Физика. — 2002. - № 5. — С. 69 — 73.

9. Krevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin А. К., Semenov M. В., Kalinin Е. N., Mayorov V. G., Marko A. A., Yashin S. V. Magneto - optics of quantum wires with £>H - centers. // Hadronic Journal. - 2003. - v. 26. - Xa 1. - P. 31 - 56.

10. Кревчик В. Д., Калинин Е. H., Грунин А. Б. Размерный эффект Зеемана в квантовой нити с водородоподобными примесными центрами. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2003. - JM° 6 (9) - С. 66 - 75.

11. Krevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin А. К., Semenov M. В. Magneto-optical properties of the quantum dot-impurity center systems synthesized in a transparent dielectric matrix. // Hadronic Journal Supplement. - 2003. - v. 18. - № 3. - P. 261 -294.

12. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б. Магнитооптика комплексов «квантовая точка — - центр», синтезированных в прозрачной диэлектрической матрице. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. — 2003. - № 2 (5) — С. 108 — 132.

13. Krevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin А. К., Semenov M. В. Photonic drug effect for one — dimensional electrons in a longitudinal magnetic field with D^ -centers participation. II Hadronic Journal. - 2003. - v. 26. - № 6. - P. 681 - 706.

14. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А. Математическое моделирование одномерного молекулярного иона Dв продольном магнитном поле. II Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2003. - № 6 (9) - С. 57 - 65.

15. Кревчик В. Д., Грунин А. Б. Эффект увлечения одномерных электронов при фотоионизации В^ — центров в продольном магнитном поле. // Физика твердого тела. - 2003. - т. 45. - вып. 7. - С. 1272 - 1279.

16. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А., Семенов М. Б., Жуковский В. Ч. Термы и магнитооптические свойства молекулярного иона £>2Н в квантовой нити. И Вестник МГУ им. М. В. Ломоносова. Серия 3. Физика, астрономия. — 2004.-вып. 5.-С. 7-10.

17. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б., Марко А. А. Эффект гибридизации размерного и магнитного квантования в спектрах оптического погло-

щения наногетеросистем с ¿/""'-состояниями. // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2004. - № 10. - С. 67 - 72.

18. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А. Магнитооптические свойства молекулярного иона АН в квантовой нити. II Физика твердого тела. - 2004. — т. 46.-вып. 11.-С. 2099-2103.

19. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Евстифеев Вас. В. Двумерные ¿/""'-состояния: энергетический спектр и магнитооптические свойства. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2004. -№ 5 (14) - С. 173 - 184.

20. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А., Яшин С. В. Магнитооптика микросужений с ¿/"'-центрами. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2004. - № 5 (14) — С. 192-201.

21. Krevchik V. D., Grunin А. В., Evstifeev Vas. V., Semenov М. В. The magneto-optical properties of the multi-well quantum structures with Z)2<_)- centers. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2004. - № 6 (15) - С. 212 - 219.

22. Krevchik V. D., Grunin А. В., Marko A. A. Magneto-optical properties of a molecular D2(-)-ion in quantum wires. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. — 2004. — № 6 (15)-С. 160-169.

23. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Евстифеев Вас. В. Двумерные D( '-состояния в продольном магнитном поле. // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2005. - № 5. - С. 25 - 29.

24. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А. Энергетический спектр D( 'центра в квантовом сужении при наличии продольного магнитного поля. // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2005. — № 6. — С. 45 - 49.

25. Krevchik V. D., Grunin А. В., Evstifeev Vas. V., Semenov М. В., Aringazin А. К. The magneto-optics of the multi-well quantum structures with ¿>2(~'- centers. // Hadronic Journal. - 2005. - v. 28. - № 6. - P. 646 - 659.

26. Photonic Drag Effect for One-Dimensional Electrons in a Longitudinal Magnetic Field with ¿»"-Centers Participation / V. D. Krevchik, A. B. Grunin, A. K. Aringazin, M. B. Semenov // Transfer processes in low-dimensional systems (2005), UT Research Institute Press. - Tokyo, Japan (690 pp.) - P. 99 - 114.

27. Magneto-optical Properties of a Molecular ¿>2('- Ion in Quantum Wire / V. D. Krevchik, A. A. Marko and A. B. Grunin // Transfer processes in low-dimensional systems (2005), UT Research Institute Press. - Tokyo, Japan (690 pp.) - P. 131 — 141.

28. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А. Энергетический спектр и магнитооптические свойства ¿/~'- центра в квантовом сужении. // Физика и техника полупроводников. — 2006. — т. 40. - .№ 4. — С. 433 — 438.

29. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Евстифеев Вас. В. Магнитооптика квантовых ям с ¿/~'- центрами. // Физика и техника полупроводников. - 2006. - т. 40. — №6.-С. 136-141.

30. Нанотехнология и магнитооптика полупроводниковых наноструктур с примесными центрами атомного и молекулярного типа: Монография / В. Д. Кревчик, А. Б Грунин, В. Б. Моисеев, В. А. Скрябин. - Пенза: Изд-во Пензенской государственной технологической академии, 2006. — 284 с.

Подписано к печати 26.10.2006 г. Формат 60x84 'Лв Бумага ксероксная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 2,44. Тираж 120. Заказ 26/10.

Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «Типография Тугушева» 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74, к. 220, тел.: 56-37-16.

Введение.

Глава 1. Магнитооптические свойства D^ -центров в полупроводниковых наноструктурах (обзор).

1.1. D^ -состояния в полупроводниковых многоямных квантовых структурах и метод потенциала нулевого радиуса.

1.2. Магнитооптика D^ -центров в многоямных квантовых структурах.

1.3. Плазменные эффекты в магнитопоглощении света D^-центрами в квантовых ямах.

1.4. Управляемая модуляция энергии связи примесных состояний в системе квантовых ям.

1.5. Магнитостабилизированные многочастичные связанные состояния в полупроводниках.

Глава 2. Дихроизм магнитооптического поглощения в полупроводниковых многоямных квантовых структурах с D'-центрами.

2.1. Энергетический спектр D' - центра в продольном по отношению к оси роста квантовой ямы магнитном поле.

2.2. Зависимость энергии связи ZT - центра от величины магнитного поля в квантовой яме на основе GaAsjAlGaAs (сравнение с экспериментом).

2.3. Коэффициент примесного магнитооптического поглощения в многоямной квантовой структуре (поперечная поляризация света).

2.4. Коэффициент примесного магнитооптического поглощения в многоямной квантовой структуре (продольная поляризация света).

2.5. Дихроизм поглощения и его эволюция с изменением величины магнитного поля.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Фактор геометрической формы в спектрах примесного магнитооптического поглощения квазиодномерных структур с D'- центрами.

3.1. Энергетический спектр D~ - центра в квантовой проволоке в продольном магнитном поле.

3.2. Сечение фотоионизации D~- центров в квантовой проволоке в случае продольной поляризации света.

3.3. Сечение фотоионизации D~- центров в квантовой проволоке в случае поперечной поляризации света.

3.4. Дисперсионное уравнение электрона, локализованного на D0- центре в сечении узкого горла микросужения.

3.5. Расчет сечения фотоионизации D~ - центра в микросужении.

3.6. Спектральная зависимость сечения фотоионизации. Фактор геометрической формы микросужения.

3.7. Спектральная зависимость плотности тока фотонного увлечения одномерных электронов и его зависимость от величины магнитного поля.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Дихроизм магнитооптического поглощения в полупроводниковых квазинульмерных структурах с D~-центрами.

4.1. Анизотропия энергии связи D~ - состояния в квантовой точке в магнитном поле.

4.2. Расчет матричного элемента оптического перехода электрона из основного состояния D~ — центра в гибридно-квантованные состояния квантовой точки в случае продольной поляризации света.

4.3. Спектральная зависимость коэффициента примесного поглощения системой квантовых точек, синтезированных в прозрачной диэлектрической матрице.

4.4. Расчет матричного элемента оптического перехода электрона из основного состояния D~- центра в гибридно-квантованные состояния квантовой точки в случае поперечной поляризации света.

4.5. Дихроизм примесного магнитооптического поглощения в квазинульмерных структурах.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Анизотропия магнитооптического поглощения в полупроводниковых многоямных квантовых структурах с примесными молекулами.

5.1. Дисперсионные уравнения, описывающие g- и и- термы в случае продольной и поперечной ориентации оси D2- центра в квантовой

5.2. Анизотропия энергии связи D2- состояния в квантовой яме.

5.3. Волновая функция g-состояния для случаев продольной и поперечной ориентации оси Z)2~- центра в квантовой яме.

5.4. Расчет матричных элементов оптического перехода электрона из g- состояния D2- центра в гибридно-квантованные состояния квантовой ямы (продольная ориентация оси D\- центра).

5.5. Расчет матричных элементов оптического перехода электрона из g- состояния D~- центра в гибридно-квантованные состояния квантовой ямы (поперечная ориентация оси D~- центра).

5.6. Дихроизм примесного магнитооптического поглощения и фактор пространственной конфигурации D2- центра.

Выводы к главе 5.

Глава 6. Интерференционные эффекты в спектрах магнитооптического поглощения квазиодномерных структур с примесными молекулами.

6.1. Энергетический спектр D~- центра в квантовой проволоке: g- и и- термы.

6.2. Дисперсионное уравнение электрона, локализованного на D°- центре в сечении узкого горла микросужения.

6.3. Эволюция g- и и- термов с изменением магнитного поля и эффективной длины микросужения.

6.4. Сечения фотоионизации D2- центра в квантовой проволоке в случае продольной и поперечной поляризации света.

6.5. Спектральная зависимость сечений фотоионизации и их зависимость от расстояния между D0- центрами и величины магнитного поля.

6.6. Спектральная зависимость коэффициента примесного магнитооптического поглощения квазиодномерной структуры с D2-центрами.

6.7. Расчет g- и и- термов D2- состояния в квантовой точке при наличии внешнего электрического поля.

6.8. Эффект передислокации электронной волновой функции во внешнем электрическом поле. Модель кубита.

Выводы к главе 6.

Актуальность темы

Проблема управления энергией связи примесных состояний является традиционной для физики полупроводников. В связи с развитием нанотехнологии эта проблема приобрела особый интерес вследствие новой физической ситуации, связанной с эффектом размерного квантования [1, 2]. Действительно, как показывают эксперименты [3, 4], энергия связи примесных состояний существенно зависит от характерного размера наноструктуры и параметров ограничивающего потенциала. С другой стороны, наличие внешнего магнитного поля В, как известно [5], приводит к усилению латерального геометрического конфайнмента наноструктуры. Поэтому варьируя В, можно изменять эффективный геометрический размер системы и, следовательно, изменять энергию связи примесных состояний. Наложение размерного и магнитного квантования приводит к эффекту гибридизации спектра примесного магнитооптического поглощения, который несет ценную информацию о зависимости энергии связи локализованного носителя от магнитного поля, параметров наноструктуры и типа дефекта, что, в принципе, позволяет производить идентификацию примесей [6-8].

Магнитное поле может стабилизировать связанные состояния не только атомного, но и молекулярного типа [9]. В случае примесей молекулярного типа в полупроводниковых наноструктурах появляются новые возможности для управления термами молекулярных состояний, где важную роль начинают играть расстояние между примесными атомами и пространственная конфигурация примесной молекулы в объёме наноструктуры.

Следует отметить, что интегрирование атомных и молекулярных свойств в полупроводниковых наноструктурах дает новый импульс для развития молекулярной электроники на базе отработанной технологии получения наноструктур. В настоящее время тенденции развития прецизионной полупроводниковой наноэлектроники таковы, что возникает необходимость учитывать влияние особенностей геометрической формы наностуктур на электронный энергетический спектр. Высокая чувствительность энергии связи носителя на примеси к энергетическому спектру наноструктуры открывает определенные возможности для исследования эволюции энергии связи с изменением геометрической формы наноструктуры. С точки зрения приборных приложений, магнитооптические эффекты, связанные с изменением энергии связи примесных состояний атомного и молекулярного типа, привлекают возможностью создания квантовых приборов с управляемыми характеристиками: кубиты на основе эффекта передислокации электронной волновой функции в молекулярной системе, фотоприёмники с управляемой чувствительностью в области примесного поглощения света, детекторы лазерного излучения, модуляторы интенсивности света и др. В этой связи изучение магнитооптических эффектов в полупроводниковых наноструктурах с примесями атомного и молекулярного типа актуально и является одним из приоритетных направлений полупроводниковой наноэлектроники.

Цель и задачи работы

Цель работы заключается в теоретическом исследовании магнитооптических эффектов в полупроводниковых 2D -, \D и 0D -структурах, связанных с гибридизацией размерного и магнитного квантования, с магнитным вымораживанием примесей атомного и молекулярного типа, с дихроизмом поглощения, с пространственной конфигурацией примесных молекул в объёме наноструктуры, с пространственной анизотропией энергии связи примесных состояний, с влиянием геометрической формы наноструктуры на энергию связи примесных состояний.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- в рамках единого теоретического подхода, основанного на методе потенциала нулевого радиуса, получить аналитическое решение уравнения Липпмана - Швингера на связанные состояния электрона, локализованного на D0- центре соответственно в квантовой яме (КЯ), квантовой проволоке (КП), микросужении (МС) и в квантовой точке (КТ) с параболическим потенциалом конфайнмента при наличие внешнего магнитного поля;

- теоретически исследовать зависимость энергии связи D^- состояния в КЯ, КП и КТ от величины магнитного поля, координат примесного центра и параметров ограничивающего потенциала;

- исследовать эволюцию энергии связи Dсостояния с изменением эффективной длины МС;

- исследовать анизотропию энергии связи D^- состояния, связанную с гибридизацией размерного и магнитного квантования;

- теоретически исследовать дихроизм магнитооптического поглощения в полупроводниковых многоямных квантовых структурах с D^-центрами;

- исследовать фактор геометрической формы в спектрах примесного магнитооптического поглощения микросужения с Dцентрами;

- теоретически исследовать эффект фотонного увлечения одномерных электронов при фотоионизации Dцентров в продольном магнитном поле;

- теоретически исследовать дихроизм примесного магнитооптического поглощения в структурах с квантовыми точками с учетом дисперсии их размера;

- в рамках модели потенциала нулевого радиуса получить аналитическое решение задачи о связанных состояниях электрона в поле двух D0центров (двухцентровая задача) в КЯ и КП соответственно при наличии внешнего магнитного поля;

- исследовать зависимость g- и и- термов от величины внешнего магнитного поля и пространственной конфигурации D^ - центра в КЯ и КП соответственно;

- теоретически исследовать особенности магнитооптического поглощения в полупроводниковых многоямных структурах, связанные с дихроизмом поглощения и с пространственной конфигурацией Z)2() -центра в КЯ;

- исследовать интерференционные эффекты в спектрах магнитооптического поглощения квазиодномерных структур с D^ -центрами;

- теоретически исследовать эффект передислокации электронной волновой функции в D- системе в КТ во внешнем электрическом поле.

Научная новизна работы состоит в следующем:

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые в рамках единого теоретического подхода, основанного на методе потенциала нулевого радиуса, проведено исследование эффекта магнитного вымораживания Z)()- и состояний в 2D ID - и 0D-структурах с параболическим потенциалом конфайнмента. Важным достоинством такого подхода является то, что он позволяет получить аналитическое решение для волновой функции локализованного носителя, а также проанализировать дисперсионные уравнения, определяющие энергию связи D^- и /^"'-состояний.

2. Показано, что в магнитном поле вследствие гибридного квантования энергия связи D^- состояния в КЯ, КП и КТ может в несколько раз превышать своё объёмное значение, что в случае КЯ согласуется с экспериментальными данными по зависимости энергии связи D^-состояния от величины магнитного поля в GaAs/AlGaAs КЯ. Найдено, что уменьшение эффективной длины МС вызывает углубление основного состояния Dцентра в плоскости сечения узкого горла за счет роста соответствующих потенциальных барьеров вдоль оси МС.

3. Рассчитаны спектры примесного магнитооптического поглощения в 2D-, ID- и 0D-структурах с D^-центрами. Показано, что в данных структурах имеет место дихроизм поглощения, связанный с изменением правил отбора при оптических переходах электрона из основного состояния D^-центра в гибридно - квантованные состояния наноструктуры. Найдено, что зависимость энергии связи Dсостояния от величины магнитного поля проявляется в соответствующей зависимости края полосы примесного поглощения. В случае МС край полосы примесного поглощения существенно зависит от эффективной длины сужения.

4. Исследована зависимость g- и и- термов - состояния в КЯ, КП и МС от величины внешнего магнитного поля и параметров ограничивающего потенциала. Показано, что магнитное поле приводит к значительному изменению положения термов и стабилизации D^ - состояний. Установлено, что эффективная длина МС существенно влияет как на величину расщепления между термами, так и на размер области, где возможно существование D^- состояний. Выявлено существенное влияние ориентации оси D^ - центра на энергию связи D^ - состояния.

5. Рассчитаны спектры примесного магнитооптического поглощения в 2D-и ID - структурах с D^- центрами. Показано, что величина коэффициента поглощения и форма его спектральной зависимости существенно зависят от ориентации оси D^ - центра относительно направления внешнего магнитного поля.

6. Показано, что спектр примесного магнитооптического поглощения КП с центром содержит осцилляции интерференционной природы. Установлено, что период осцилляций в случае продольной поляризации света линейно растет с уменьшением расстояния между D0 - центрами Ru и слабо зависит от величины магнитного поля, а в случае поперечной по отношению к направлению внешнего магнитного поля поляризации света - экспоненциально растет с уменьшением Rn.

7. Теоретически исследован эффект передислокации электронной волновой функции в D^ - системе в КТ во внешнем электрическом поле. Показано, что зависимость относительной электронной плотности от напряженности внешнего электрического поля имеет параболический характер и существенно зависит от расстояния между D0 - центрами.

Практическая значимость

Практическая значимость результатов работы состоит в следующем: Результаты теоретических исследований являются основой для разработки фотоприёмников с управляемой чувствительностью в области примесного поглощения света, детекторов лазерного излучения, модуляторов интенсивности света, кубитов.

Перечислим конкретные практически важные результаты:

1. Исследованный эффект магнитного вымораживания D^- состояний в 2D-, \D- и 0D- структурах может быть использован для управления концентрацией электронов в данных структурах в достаточно широких пределах, что позволит использовать последние в качестве электронных резервуаров в полупроводниковых приборах с квантовыми контактами.

2. Исследованный дихроизм примесного магнитооптического поглощения в 2D- Ш- , и 0D- структурах с £>()- центрами может составить основу для разработки модуляторов интенсивности света с управляемой глубиной и эффективностью модуляции.

3. Исследованный эффект гибридизации спектров примесного магнитооптического поглощения может быть использован для изучения зонной структуры и идентификации примесей в полупроводниковых системах пониженной размерности.

4. Развитая теория эффекта фотонного увлечения при фотоионизации Dцентров в ID - структурах позволит исследовать энергетическую зависимость времени релаксации импульса электронов и тем самым идентифицировать механизмы рассеяния в полупроводниковой КП.

5. Исследованный дихроизм примесного магнитооптического поглощения в 2D - и \D - структурах с D^- центрами позволяет выявить ориентацию оси D^- центра относительно направления внешнего магнитного поля, что важно для изучения транспортных свойств данных структур.

6. Развитая теория эффекта передислокации электронной волновой функции в D^ - системе в КТ во внешнем электрическом поле может быть использована для разработки кубита, в котором булевым состояниям 0 и 1 соответствуют двух- и одноцентровая волновые функции связанного электрона.

Научные положения, выносимые на защиту

1. В полупроводниковых 2D-, \D- и 0D- структурах с центрами во внешнем магнитном поле имеет место эффект магнитного вымораживания D^- состояний, который обусловлен усилением латерального геометрического конфайнмента наноструктур в условиях гибридного квантования.

2. Эффект гибридизации размерного и магнитного квантования в 2D-, ID-, и ОD- структурах приводит к пространственной анизотропии энергии связи D^- состояния. При этом особенность геометрической формы микросужения проявляется в существенной зависимости энергии связи D^- состояния от эффективной длины сужения.

3. Дихроизм примесного магнитооптического поглощения в 2D-, ID-, и ОD- структурах связан с изменением правил отбора при оптическом переходе электрона из D^- состояния в гибридно-квантованные состояния наноструктуры.

4. Магнитное поле приводит к стабилизации примесных состояний молекулярного типа в 2D-, ID-, и ОD- структурах. При этом энергия связи Dсостояний существенно зависит от ориентации оси D^-центра относительно направления внешнего магнитного поля.

5. Изменение ориентации оси центра по отношению к направлению внешнего магнитного поля оказывает существенное влияние на величину примесного магнитооптического поглощения и форму спектральной кривой в 2D- структурах, что обусловлено соответствующим изменением энергии связи D^ - состояния и правил отбора при оптическом переходе электрона из состояния g- терма в гибридно-квантованные состояния наноструктуры.

6. Электрическое поле, приложенное вдоль оси D{2']- центра в КТ приводит к смещению центра тяжести электронного облака. При этом смещение происходит как по энергии (квантово-размерный эффект Штарка), так и по координате - эффект передислокации электронной волновой функции.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались: на II международной конференции (Саратов, 2000); «Второй всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике» (С. - Петербург, 2000); международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2001, 2002, 2003); . III международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» (Саранск, 2001); на межрегиональной научной школе «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск, 2002, 2004, 2005).

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка цитированной литературы, включающего 173 наименования. Объём работы: 317 страниц основного машинописного текста, 70 рисунков, 1 таблица.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1.В рамках единого теоретического подхода исследован эффект магнитного вымораживания Dсостояний в полупроводниковых 2D-, ID-, и ОD-структурах с параболическим потенциалом конфайнмента. Показано, что данный эффект проявляется в зависимости края полосы примесного поглощения от величины внешнего магнитного поля и обусловлен как динамикой уровней Ландау, так и уменьшением эффективного радиуса локализации связанного электрона.

2. Теоретически исследовано влияние фактора геометрической формы на состояния в микросужении. Показано, что особенность электронного спектра в микросужении проявляется в зависимости энергии связи Dсостояния и края полосы примесного поглощения от эффективной длины сужения.

3. Теоретически исследовано влияние гибридного квантования на пространственную анизотропию энергии связи Dсостояния в 2D-, ID- и ОD- структурах. Показано, что основной причиной пространственной анизотропии энергии связи является изменение симметрии волновой функции Dсостояния в условиях гибридного квантования.

4. Теоретически исследован дихроизм примесного магнитооптического поглощения в 2D-, \D- и ОD- структурах с D^- центрами. Установлено, что данный эффект обусловлен изменением правил отбора при фотоионизации Dцентров и проявляется не только в изменении величины коэффициента поглощения, но и формы его спектральной зависимости. При этом параметры спектра зависят от трёх характерных частот: частоты удерживающего потенциала, циклотронной и гибридной частоты.

5. Теоретически исследованы термы молекулярного иона D^ в 2D- и ID-структурах при наличии внешнего магнитного поля. В однозонном приближении в модели потенциала нулевого радиуса получены дисперсионные уравнения, определяющие зависимостьg-и и- состояний от величины магнитного поля, координат D°- центров и параметров удерживающего потенциала. Рассмотрены случаи продольной и поперечной ориентации оси - центра по отношению к направлению магнитного поля. Показано, что фактор пространственной конфигурации D^ - центра приводит к значительному изменению энергии связи D^ - состояния и к существенной модификации спектра примесного магнитооптического поглощения. Найдено, что энергия g - и и - состояний, а также величина расщепления между термами существенно зависят от эффективной длины микросужения.

6. В рамках модели потенциала нулевого радиуса получено аналитическое решение задачи о связанных состояниях электрона в поле двух D°- центров (двухцентровая задача) в квантовой точке с параболическим потенциалом конфайнмента при наличии внешнего электрического поля, направленного вдоль оси Dj"' - центра. Аналитически получены дисперсионные уравнения, описывающие g - и и - термы, соответствующие симметричным и антисимметричным состояниям связанного электрона. Показано, что в электрическом поле имеет место эффект передислокации электронной волновой функции в D^- системе, при этом зависимость относительной электронной плотности от напряженности электрического поля носит параболический характер. Данный эффект связан со смещением центра тяжести электронного облака как по энергии (квантово-размерный эффект Штарка), так и по координате.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

А1. Грунин А. Б. Магнитооптика комплекса «квантовая точка - примесный центр» // Материалы «Второй всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике». -С.-Пб.: Изд-во «Нестор», 2000. - С. 46.

А2. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б. Магниторазмерный эффект в мезоскопических системах // Тез. докл. III международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики». -Саранск: Мордов. гос. пед. ин-т., 2001. - С. 74.

A3. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б., Зайцев Р. В. Магнитооптика комплексов «квантовая точка - примесный центр»//Оптика, оптоэлектроника и технологии: Тр. междунар. конф. - Ульяновск: Изд-во УлГУ, 2001. - С. 101.

А4. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Евстифеев В. В., Семенов М. Б., Черепанова

H. Ю. Физическая модель однокубитового логического элемента НЕ (NOT) на основе комплекса «квантовая точка - D()- центр» // Оптика, оптоэлектроника и технологии: Тр. междунар. конф. - Ульяновск: Изд-во УлГУ, 2002. -С. 34.

А5. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Зайцев Р. В. Анизотропия магнитооптического поглощения комплексов «квантовая точка - примесный центр»//ФТП.-2002.-т. 36.-№ 10.-С. 1225- 1232.

А6. Krevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin А. К., Semenov М. В. Quantum dimensional Zeeman effect in the magneto-optical absorption spectrum for "quantum dot - impurity center" systems // Hadronic Journal. - 2002 - v. 25 - №

I.-P. 23-40.

A7. Krevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin A. K., Semenov M. B. Magnetic freezing effect for the ground state of quantum dot // Hadronic Journal. - 2002. -v. 25.-№ l.-P. 69-80.

А8. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б. Примесное поглощение света в структурах с квантовыми точками во внешнем магнитном поле // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2002. - № 5. - С. 69 - 73.

А9. Krevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin А. К., Semenov М. В., Kalinin Е. N., Mayorov V. G., Marko A. A., Yashin S. V. Magneto - optics of quantum wires with DH - centers. // Hadronic Journal. - 2003. - v. 26. - № 1. - P. 31 - 56.

A10. Кревчик В. Д., Калинин Е. Н., Грунин А. Б. Размерный эффект Зеемана в квантовой нити с водородоподобными примесными центрами. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2003. - № 6 (9) - С. 66 - 75.

All. Krevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin A. K., Semenov M. B. Magneto-optical properties of the quantum dot-impurity center systems synthesized in a transparent dielectric matrix. // Hadronic Journal Supplement. - 2003. - v. 18. - № 3.-P. 261 -294.

A12. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б. Магнитооптика комплексов «квантовая точка - D() - центр», синтезированных в прозрачной диэлектрической матрице. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2003. - № 2 (5)-С. 108- 132.

А13. Krevchik V. D., Grunin А. В., Aringazin А. К., Semenov М. В. Photonic drug effect for one - dimensional electrons in a longitudinal magnetic field with -centers participation. // Hadronic Journal. - 2003. - v. 26. - № 6. - P. 681 - 706.

A14. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А. Математическое моделирование одномерного молекулярного иона Д/^ в продольном магнитном поле. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2003. - № 6 (9) - С. 57 - 65.

А15. Кревчик В. Д., Грунин А. Б. Эффект увлечения одномерных электронов при фотоионизации - центров в продольном магнитном поле. // Физика твердого тела. - 2003. - т. 45. - вып. 7. - С. 1272 - 1279.

А16. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А., Семенов М. Б., Жуковский В. Ч. Термы и магнитооптические свойства молекулярного иона /}2(-) в квантовой нити. // Вестник МГУ им. М. В. Ломоносова. Серия 3. Физика, астрономия. - 2004. - вып. 5. - С. 7 - 10. А17. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Семенов М. Б., Марко А. А. Эффект гибридизации размерного и магнитного квантования в спектрах оптического поглощения наногетеросистем с Z)() состояниями. // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2004. - № 10. - С. 67 - 72. А18. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А. Магнитооптические свойства молекулярного иона D2H в квантовой нити. // Физика твердого тела. - 2004. -т. 46.-вып. 11.-С. 2099-2103. А19. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Евстифеев Вас. В. Двумерные состояния: энергетический спектр и магнитооптические свойства. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2004. - № 5 (14) - С. 173 - 184. А20. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А., Яшин С. В. Магнитооптика микросужений с Z^-центрами. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2004. - № 5

14)-С. 192-201.

А21. Krevchik V. D., Grunin А. В., Evstifeev Vas. V., Semenov М. В. The magneto-optical properties of the multi-well quantum structures with D^- centers. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2004. - № 6 (15) - С. 212 - 219. А22. Krevchik V. D., Grunin А. В., Marko A. A. Magneto-optical properties of а molecular D2(-)-ion in quantum wires. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион (секция «Естественные науки»). Физика. - 2004. - № 6

15)-С. 160- 169.

А23. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Евстифеев Вас. В. Двумерные Б()-состояния в продольном магнитном поле. // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2005. - № 5. - С. 25 - 29.

А24. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А. Энергетический спектр D()-центра в квантовом сужении при наличии продольного магнитного поля. // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2005. - № 6. - С. 45 - 49.

А25. Krevchik V. D., Grunin А. В., Evstifeev Vas. V., Semenov М. В., Aringazin А. К. The magneto-optics of the multi-well quantum structures with D2()- centers. // Hadronic Journal. - 2005. - v. 28. - № 6. - P. 646 - 659.

A26. Photonic Drag Effect for One-Dimensional Electrons in a Longitudinal Magnetic Field with D()-Centers Participation / V. D. Krevchik, A. B. Grunin, A. K. Aringazin, M. B. Semenov // Transfer processes in low-dimensional systems (2005), UT Research Institute Press. - Tokyo, Japan (690 pp.) - P. 99 - 114.

A27. Magneto-optical Properties of a Molecular D2("]- Ion in Quantum Wire / V. D. Krevchik, A. A. Marko and A. B. Grunin // Transfer processes in low-dimensional systems (2005), UT Research Institute Press. - Tokyo, Japan (690 pp.) - P. 131 -141.

A28. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Марко А. А. Энергетический спектр и магнитооптические свойства центра в квантовом сужении. // Физика и техника полупроводников. - 2006. - т. 40. - № 4. - С. 433 - 438.

А29. Кревчик В. Д., Грунин А. Б., Евстифеев Вас. В. Магнитооптика квантовых ям с D{ }- центрами. // Физика и техника полупроводников. - 2006. - т. 40. -№ 6. - С. 136-141.

АЗО. Нанотехнология и магнитооптика полупроводниковых наноструктур с примесными центрами атомного и молекулярного типа: Монография / В. Д. Кревчик, А. Б Грунин, В. Б. Моисеев, В. А. Скрябин. - Пенза: Изд-во Пензенской государственной технологической академии, 2006. - 284 с.

1. Кревчик В.Д. Особенности поглощения света глубокими примесными центрами в тонких полупроводниковых слоях / В.Д. Кревчик, Э.З. Имамов // ФТП-1983 .-т. 17 .-№ 7 -С Л 23 5-1241.

2. Пахомов А.А. Локальные электронные состояния в полупроводниковых квантовых ямах /А.А. Пахомов, К.В. Халипов, И.Н. Яссиевич // ФТП.-1996-т.30.-№ 8.-С.1387-1394.

3. Иванов Ю.Л. Зависимость энергии активации А+ центров от ширины КЯ в структурах GaAs/AlGaAs / Ю.Л. Иванов, П.В. Петров, А.А. Тонких, Г.Э. Цырлин, В.М. Устинов // ФТП.-2003.-т.37.-№ 9.-С.1114-1116.

4. Белявский В. И. Управляемая модуляция энергии связи примесных состояний в системе квантовых ям / В. И Белявский, Ю.В. Копаев. Н.В. Корняков // УФН.-1996-т.166.-№ 4.-С.447^48.

5. Гейлер В. А., Маргулис В. А., Филина Л. И./ Проводимость квантовой проволоки в продольном магнитном поле//ЖЭТФ- 1998 т. 113. - Вып.4. -С.1377-1396.

6. Huant S. Two-Dimensional D~ Centers / S. Huant, S. P. Najda, B.Etienne // Phys. Rew. Lett. - 1990. - v.65. - № \2. - P. I486 - 1489.

7. Huant S. Well-width dependence of D~ cyclotron resonance in quantum wells / S. Huant, A. Mandray, J. Zhu, S. G. Louie, T. Pang, B. Etienne // Phys. Rew. B-1993-v.48.-№ 4.-P. 2370-2375.

8. Fujito M. Magneto-optical absorption spectrum of a D~ ion in a GaAs Ga01i Al0 2i As quantum well // M. Fujito, A. Natori, H. Yasunaga // Phys. Rew. B.-1995.-v.51.-№ 7.-P. 4637^640.

9. Сибельдин H. H. Магнитостабилизированные многочастичные связанные состояния в полупроводниках.// УФН 2003- т. 173- № 9 - С. 999-1008.

10. Pang Т., Louie S. С. // Phys. Rew. Lett. 1990. - v.65. - P. 1635.

11. Bastard G. // Phys. Rew. B. 1981. - v.24. - № 12. - P. 4714.

12. Greene R. L., Lane P. // Phys. Rew. B. 1986. - v.34. - P. 8639.

13. Larsen D.M., McCaun S.Y. // Phys. Rev. В.- 1992.- v. 46 P. 3966.

14. Drynbenko А. В., Mandray A., Huant S., Sivachenko A. Yu., Etienne B. // Phys. Rev. B. 1994. - v. 50. - P. 4687.

15. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика (нерелятивистская теория). т.З. — М.: Наука, 1989.

16. Martin Т., Feng S. // Phys. Rev. Lett. 1990. - v. 64. - P. 1971.

17. Кревчик В. Д., Зайцев Р. В., Евстифеев В. В. К теории фотоионизации глубоких примесных центров в параболической квантовой яме. // ФТП. -2000. т. 34. - № 10. - С. 1244 - 1248.

18. D6hler G. Н. // Surf. Sci. 1978. - v. 73. - P. 97.

19. Miller R. C., Gossard A. C., Kleinman D. A., Munteanu O. // Phys. Rew. B. -1984.-v.29.-P.3740.

20. Miller R. C., Kleinman D. A., Gossard A. C. // Phys. Rew. B. 1984. - v.29. - P. 7085.

21. Скобов В. Г. // ЖЭТФ 1959 - v. 37. - P. 1467.

22. Herman M., Bimberg D., Cristen // J. Appl. Phys. 1991. - v.70. - R1.

23. Белявский В.И., Померанцев Ю.А. Фотоионизация глубоких примесных центров в структурах с квантовыми ямами.// ФТП 1999. - т. 33. - № 4. - С. 451 -455.

24. Шик А. Я. Полупроводниковые структуры с 6-слоями (обзор) // ФТП 1992. -т. 26.-№7-С. 1161-1180.

25. Белявский В. И., Копаев Ю. В., Корняков Н. В., Шевцов С. В. // Письма ЖЭТФ.- 1995.-т. 61.-С. 1004.

26. Балтенков А. С., Гринберг А. А. // ФТП 1976. - т. 10. - С. 1159.

27. Белявский В. И., Шалимов В. В. // ФТП.- 1977. т. 11. - С. 1505. 28.Shinada М., Sugano S. // J. Phys. Soc. Jpn. - 1966. - v. 10. - P. 1936. 29.Чаплик А. В., Энтин M. В. // ЖЭТФ - 1971 - v. 61. - Р. 2496.

28. Bastard G., Brum J.A., Ferreira R. // Sol. St. Phys. 1990. - v.44. - P. 229.

29. Косевич A. M. Теория кристаллической решетки, (физическая механика кристаллов). Харьков, 1988.

30. Белявский В. И., Гольфарб М. В., Копаев Ю. В., Шевцов С. В. // ФТП.- 1997. т. 31. - С. 302; Белявский В. И., Шалимов В. В. // ФТП.- 1979. - т. 13. - С. 1364.

31. Синявский Э.П., Соковнич С.М. Особенности примесного поглощения света в размерно-ограниченных системах в продольном магнитном поле. // ФТП. -2000. т. 34. - № 7. - С. 844 - 845.

32. Перлин Ю. Е. // УФН. 1963. - т. 80. - С. 553.

33. Коварский В. А. Многоквантовые переходы. — Кишинев: Штиинца, 1974.

34. Toniguchi М., Narito S.-I. // J. Phys. Soc. Japan. 1979. - v.47. - P. 1503. 37.Synyavskii E. P., Sokovnich S. M., Pasechnik E. I. // Phys. St. Sol. (b). - 1990.v.160.-P. 357.

35. Synyavskii E. P., Sokovnich S. M., Pasechnik E. I. // Phys. St. Sol. (b). 1998. -V.209.-P. 55.

36. Клюканов A. A. // ФТТ. 1987. - т. 29. - № 11. - С. 1529.

37. Вавилов В. С., Клюканов А. А., Сушкевич К. Д., Чукичев М. В., Ававдех А. 3., Резванов Р. // ФТТ. 2001. - т. 43. - № 5. - С. 776.

38. Klyukanov A. A., Loiko N. A., Babushkin I. V. // Laser. Phys. 2001. - v. 11. -№ 3 - P. 318.

39. Klyukanov A. A., Loiko N. A., Babushkin I. V., Gurau V. // Proc. of SPIE. -2002. v.4748. - P. 301.

40. Клюканов А. А., Гурзу В., Санду И. Плазменные эффекты в магнитопоглощении D'- центров в квантовых ямах. // ФТТ.- 2004.- т. 46. -№9.-С. 1695- 1699.

41. Платцман Ф., Вольф П. Волны и взаимодействия в плазме твердого тела. -М.: Мир, 1975.

42. Bastard G. Wave mechanics applied to semiconductor heterostructures. New York: Halsted, 1988.

43. Горбацевич A.A., Капаев В. В., Копаев Ю. В. Асимметричные наноструктуры в магнитном поле. // Письма в ЖЭТФ. 1993. - т. 57. - № 9.-С. 565-569.

44. Копаев Ю. В., Корняков Н. В. Международный симпозиум «Наноструктуры: физика и технология» (С.-Петербург, 1994).

45. Капаев В.В., КопаевЮ.В., Корняков Н. В.//Письма в ЖЭТФ. 1993. -т. 58.-С. 901.

46. Yafet Y., Keyes R. W., Adams E. N. // J. Phys. Chem. Solids. 1956. - v. 1. - P. 137.

47. Larsen D.M. // J. Phys. Chem. Solids. 1968. - v. 29. - P. 271.

48. Raymond A. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 1984. - v. 17. - P. 2381.

49. Elliot R. J., Loundon R. J. // J. Phys. Chem. Solids. 1959. - v. 8. - P. 382.

50. Elliot R. J., Loundon R. J. // J. Phys. Chem. Solids. 1960. - v. 15. - P. 196.

51. Горьков Л. П., Дзялошинский И. Е. // ЖЭТФ. 1967. - т. 53. - С. 717.

52. Сейсян Р. П. Спектроскопия диамагнитных экситонов. М.: Наука, 1984. 58.3ахарченя Б. П., Сейсян Р. П. // УФН. - 1969. - т. 97. - С. 193. 59.Sladek R. J. // J. Phys. Chem. Solids. - 1958. - v. 5. - P. 157.

53. Харченко В. A. // ЖЭТФ. 1982. - т. 83. - С. 1971.

54. Dujardin F., Stebe В., Munschy G. // Phys. Status Solidi B. 1987. - v. 141. - P. 559.

55. Рашба Э. И., Гургенишвили Г. Э. // ФТТ. 1962. - т. 4. - С. 1029.

56. Рашба Э. И. // ФТП. 1974. - т. 8. - С. 1241.

57. Rashba E. I., Sturge M. D. (Eds) Exitions (Modern problems in Condensed Matter Sciences, Vol. 2) Amsterdam: North-Holland, 1982. (Экситоны (Под ред. Э. И. Рашба, М. Д. Стерджа. - М.: Наука, 1985)).

58. Кавецкая И. В. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1982. - т. 36. - С. 254.

59. Кавецкая И. В., Сибельдин Н. Н. // Письма в ЖЭТФ. 1983. - т. 38. -С. 67.

60. В.Д. Кулаковский, И.В. Кукушкин, В.Б. Тимофеев. // ЖЭТФ. 1981. - т. 81. -С. 684.

61. Гадияк Г. В., Лозовик Ю. Е., ОбрехтМ. С. // ФТТ. 1983. - т. 25. - С. 1063.

62. Korolev А. V., Liberman М. А. // Phys. Rev. А 1992. - v. 45. - Р. 1762.

63. Кавецкая И. В., Сибельдин Н. Н., Цветков В. А. // ЖЭТФ. 1994. - т. 105. -С. 1714.

64. Канская Л. М., Кохановский С. И., Сейсян Р. П. // ФТП. 1979. - т. 13. -С. 2424.

65. Кавецкая И. В и др. // ЖЭТФ. 1991. - т. 100. - С. 2053.

66. Аверкиев Н.С., Жуков А.Е., Иванов Ю.П., Петров П.В., Романов К.С., Тонких А.А., Устинов В.М., Цырлин Г.Э. Энергетическая структура А+-центров в квантовых ямах. // ФТП. 2004. - т. 38. - № 2. - С. 222 - 225.

67. Бейтмен Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции М.: Наука, 1973, т.1, т.2.

68. Булаев Д.В., Маргулис В.А. Поглощение электромагнитного излучения электронами наносферы. // ФТТ. 2002. - 44(9). - С. 1557-1567.

69. Галкин Н.Г., Маргулис В.А., Шорохов А.В. Внутризонное поглощение электромагнитного излучения квантовыми наноструктурами с параболическим потенциалом конфайнмента. // ФТТ 2001 - т. 43- № 3-С. 511-519.

70. Никифоров А. Ф., Уваров В. Б. Специальные функции математической физики. — М.: Наука, 1978.

71. Градштейн И. С., Рыжик И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. — М.: Физматгиз, 1962.

72. Wees B.J., Houten Н., Beenakle C.W.J., Williamson J.G., Kounkovwen L.P., Foxon C.T. // Phys. Rev. Lett. 1988. - v.60. - P. 848.

73. Галкин Н.Г., Гейлер B.A., Маргулис B.A. Электронный транспорт через микросужение в произвольно ориентированном магнитном поле. // ЖЭТФ. -2000.-т.И7.-С. 593-603.

74. Spiros V. Branis, Gang Li, Bajaj К. К. Hydrogenic impurities in quantum wires in the presence of a magnetic field // Phys. Rew. B. 1993. - v.47. - P. 1316.

75. Данишевский A.M., Кастальский A.A., Рыбкин C.M., Ярошецкий И.Д. Увлечение свободных носителей фотонами при прямых межзонных переходах в полупроводниках. // ЖЭТФ. — 1970. — т. 58. — Вып. 2. — С. 544 — 550.

76. Гринберг А.А. Теория фотоэлектрического и фотомагнитного эффектов, обусловленных давлением света. // ЖЭТФ. — 1970. — т. 58. — Вып. 3. — С. 989 — 995.

77. Valov P.M., Grinberg А.А., Danishevskii A.M., Kastalskii A.A., Ryvkin S.M., Yaroshetskii I.D. // Proc. 10th Int. Conf. Semicond., Cambridge (Mass.), 1970. — P. 683.

78. Валов П.М., Данишевский A.M., Кастальский А.А., Рыбкин B.C., Рыбкин C.M., Ярошецкий И.Д. //ЖЭТФ. — 1970. — т. 59. — С. 1919.

79. Агафонов В.Г., Валов П.М., Рыбкин Б.С., Ярошецкий И.Д. // ФТП. — 1972. — т. 6. —С. 909.

80. Yee J.H. // Phys. Rev. В. — 1972. — v. 6. — P. 2279.

81. Gibson A.F., Walker A.C. // J. Phys. C. — 1971. — v. 4. — P. 209.

82. Panyakeow S., Shirafuji J., Inuishi Y. // Appl. Phys. Lett. — 1972. — v. 21. — P. 314.

83. Гринберг А.А., Маковский Л.Л. // ФТП. — 1970. — т. 4. — С. 1162.

84. Валов П.М., Рыбкин Б.С., Рыбкин С.М., Титова Е.В., Ярошецкий И.Д. // ФТП. — 1971. — т. 5. —С. 1772.

85. Агафонов В.Г., Валов П.М., Рывкин Б.С., Ярошецкий И.Д. // ФТП. — 1972.т. 6. —С. 2219.

86. Валов П.М., Данишевский A.M., Ярошецкий И.Д. // ЖЭТФ. — 1970. — т. 59.1. С. 722.

87. Маковский Л.Л. // ФТП. — 1970. — т. 4. — С. 1563.

88. Гринберг А.А., Брынских Н.А., Имамов Э.З. // ФТП. — 1971. — т. 5. — С. 1271.

89. Валов П.М., Рывкин Б.С., Рывкин С.М., Титова Е.В., Ярошецкий И.Д. // ФТП. — 1972. — т. 6. — С. 123.

90. Walker А.С., Tilley D.R. // J. Phys. С. — 1971. — v. 4. — P. 4378.

91. Имамов Э.З. // ФТП. — 1972. — т. 6. — С. 1693.

92. Valov P.M., Ryvkin B.S., Ryvkin S.M., Yaroshetskii I.D. // Phys. St. Sol. (b). — 1972. —v. 53. —P. 65.

93. Valov P.M., Grinberg A.A., Imamov E.Z., Makovsky L.L., Ryvkin B.S., Ryvkin S.M., Yaroshetskii I.D. // Proc. 11th Int. Conf. on Phys. of Semicond., Warszawa, 1972. —P. 1058.

94. Umeno M., Hattori H., Jimbo Т., Fujitani O., Miki S. // Proc. 11th Int. Conf. on Phys. of Semicond., Warszawa, 1972. — P. 1064.

95. Имамов Э.З.,. Кревчик В.Д. Теория эффекта фотонного увлечения, обусловленного импульсом фотона при двухфотонных межзонных оптических переходах с участием глубоких примесных центров // ФТП. — 1979, —т. 13. —№6, —С. 1194—1196.

96. Васько Ф.Т. Фотонное увлечение двумерных электронов // ФТП. — 1985.т. 19. —№7. —С. 760 — 762.

97. Расулов Р.Я., Саленко Ю.Е., Эски Т. Эффект увлечения носителей тока фотонами в квантовой яме. // ФТТ. — 1998. — т. 40. — № 9. — С. 1710 — 1711.

98. Демков Ю.Н., Островский В.Н. Метод потенциалов нулевого радиуса в атомной физике-Ленинград, 1975.

99. Базь А.И., Зельдович Я.Б., Переломов A.M. Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике. — М.: Наука, 1971.

100. Демков Ю. Н., Друкарев Г. Ф. // ЖЭТФ. — 1965. — т. 49. — С. 257.

101. Агафонов В. Г., Валов П. М., Рыбкин Б. С., Ярошецкий И. Д. Фотоприемники на основе эффекта увлечения светом носителей тока в полупроводниках // ФТП. — 1973. — т. 7. — № 12. — С. 2316 — 2325.

102. Arakawa Y., Yariv А. // IEEE J. Quantum. Electron. — 1986. — v. 22. — P. 1887.

103. Weisbuch C., Vinter B. Quantum Semiconductor Structures. — Academic Press, INC, 1991.

104. Someya Т., AkiyamaH., Sakaki H. //Phys. Rev. Lett. — 1996. — v. 76. — P. 2965.

105. Weigscheider W., Pfeiffer L. N., Dignam M. M., Pinczuk A., West K. W., McCall S. L., Hull R. // Phys. Rev. Lett. — 1993. — v. 71. — P. 4071.

106. Рытова H. С. Кулоновское взаимодействие электронов в тонкой пленке // ДАН СССР. — 1965. — т. 163. —№5. —С. 1118 — 1121.

107. Муляров Е. А., Тиходеев С. Г. // ЖЭТФ. — 1997. — т. 111. — С. 274.

108. Keldysh L. V. // Phys. Stat. Sol. (a). — 1997. — v. 164. — P. 3.

109. Днепровский В. С., Жуков Е. А., Муляров Е. А., Тиходеев С. Г. // ЖЭТФ.1998. —т. 114, —С. 700.

110. Богомолов В. Н. // УФН. — 1978. — т. 124. — С. 171; Романов С. Г., Йатс Н. М., Пембл М. И., Аггер Д. Р., Андерсон М. В., Сотомайор Торрес К. М., Бутко В. Ю., Кумзеров Ю. А. // ФТТ. — 1997. — т. 39. — С. 727.

111. Покутний С. И. Квантово-размерный эффект Штарка в квазинульмерных полупроводниковых структурах // ФТП. — 2000. — т. 34. — № 9. — С. 11201124.

112. Zimmermann R. // Jpn. J. Of Appl. Phys. — 1995. — v. 34. — P. 228.

113. Bethe H. A., Salpeter E. E. Quantum mechanics of one- and two-electron atoms. — Berlin: Springer-Verlag, 1957; Chandrasekar S. // J. Astrophys. — 1944. v. 100. —P. 176.

114. Garstang R. H. // Rep. Prog. Phys. — 1977. — v. 40. — P. 105.

115. Кревчик В. Д., Зайцев Р. В. Примесное поглощение света в структурах с квантовыми точками // ФТТ. — 2001. — т. 43. — № 3. — С. 504 — 507.

116. Yumoto J., Fukushima S., Kubodera К. // Opt. Lett. — 1987. — v. 12. — № 10. —P. 832.

117. Borrelli N. F., Hall D. W., Holland H. J., Smith D. W. // J. Appl. Phys. — 1987. —v. 61, —№ 12. —P. 5399.

118. Weigno L., Baozhong Y, Xihuai H. // J. Non-Cryst. Sol. — 1987. — v. 95 -96. —№ 1. —P. 601.

119. Persans P. D., Tu An., Wu Y., Lewis M. // J. Opt. Soc. Am. — 1989. — v. 6.4. —P. 818.

120. Hall D. W., Borrelli N. F. Photonic switching // Proc. 1 st Top. Meet. Incline Village, Nev. March 18-20,1987, Berlin etc., 1988. — P. 122 — 124.

121. Champagnon В., Andrianasolo В., Ramos A., Gandais M. et. al. // J. Appl. Phys. — 1993. — v. 73. — № 3. — P. 2775.

122. Синевич А. К., Бобкова H. M., Русак В. И. // ФХС. — 1977. — т. 8. — № 6. —С. 715.

123. Бреховских С. М., Никонов Ю. П., Нейч А. И. // ФХС. — 1977. — т. 3. — №2. —С. 172.

124. Ramsden J. J. // J. Cryst. Growth. — 1987. — v. 82. — № 3. — P. 569.

125. Yanagawa Т., Sasaki Y., Nakano H. // Appl. Phys. Lett. — 1989. — v. 54. — № 16, —P. 1495.

126. Кулиш H. P., Кунец В. П., Лисица М. П. // УФЖ. — 1990. — т. 35. — № 12. —С. 1817.

127. Кулиш Н. Р., Кунец В. П., Лисица М. П., Малыш Н. И. // УФЖ. — 1992.т. 37. —№8. —С. 1141.

128. Kulish N. R., Kunets V. P., Lisitsa M. P. // Opt. Eng. — 1995. — v. 34. — № 4. —P. 1054.

129. Shum K., Tang G. C., Junnarkar M. R., Alfano R. R. // Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. — 1987. — v. 793. — P. 150.

130. Shum K., Tang G. C., Junnarkar M. R., Alfano R. R. // Appl. Phys. Lett. — 1987. —v. 51. —№30. —P. 1839.

131. Баранов А. В., Бобович Я. С., Петров В. И. // Опт. и спектр. — 1988. — т. 65. —№5. —С. 1066.

132. Лнфшнц И. М., Слезов В. В. О кинетике диффузионного распада пересыщенных твердых растворов // ЖЭТФ. — 1958. — т. 35. — Вып. 2 (8).1. С. 479 —492.

133. Кулиш Н. Р., Кунец В. П., Лисица М. П. Определение параметров полупроводниковых квантовых точек в стеклянных матрицах из спектров поглощения, люминесценции и насыщения оптического поглощения // ФТТ.1997. —т.39.—№ 10. —С. 1865 — 1870.

134. Варгин В. В. Производство цветного стекла. — М., 1940.

135. Nielsen М.А., Chuang I.I. Quantum Computation and Quantum Information. -Cambridge: Univ. Press, 2000, 676 p.

136. Валиев К.А., Кокин А.А. Квантовые компьютеры: надежды и реальность, 2-ое изд. — Москва-Ижевск: НИЦ РХД, 2002, 320 с.

137. Jones J.A. NMR Quantum Computation: a Critical Evaluation // 2000, Fortschr. Der Phys.- 2000- v.48- № 9-11- P. 909- 924.

138. Vandersypen L.M.K. Experimental Quantum Computation with Nuclear Spins in Liquid Solution. Dissertation. // 2002, LANL E-print arXiv:quant-ph/0205193.

139. DiVincenzo D.P. The Physical Implementation of Quantum Computation. // Fortschr. der Phys.- 2000- v.48- № 9-11- P. 771-783.

140. Steane A.M. Overhead and Noise Threshold of Fault-Tolerant Quantum Error Correction. // 2002, LANL E-print arXiv:quant-ph/0207119.

141. Kane B.E. A silicon-based nuclear spin quantum computer. //Nature 1998-v. 393.-№.5.-P. 133-137.

142. Buehler T.M., McKinnonR.P., LumpkinN.T., Brenner R., ReillyDJ., MacksL.D., Hamilton A.R., DzurakA.S. Clark R.G. Self-Aligned Fabrication Process for Quantum Computer Devices. // LANL E-print, 2002, cond-mat/0208374.

143. Кокин А.А. Квантовая теория электронного и ядерного парамагнитного резонанса и релаксации в слабых переменных полях. Кандидатская диссертация. Свердловск. УрГУ, 1961,179 с.

144. Кокин А.А. Применение преобразования Лапласа в теории магнитного резонанса и релаксации. // Труды Уральского политехнического института, «Магнитный резонанс и релаксация», 1961, Сборник 111, с. 16-23.

145. Кокин А.А., Мороча А.К. Уравнения Блоха, область их применимости и возможные обобщения. // Всесоюзн. симпозиум. «Применение ЯМР и ЯКР в физике и химии твердого тела». Тезисы доклада. Владивосток, 1968, с.7-9.

146. Lado F., Memory J.D., Parker G. W. General Approach to the Line-Shape Problem in Nuclear-Magnetic-Resonance Spectra.// Phys. Rev- 1971- v.B4-№5, P. 1406-1422.

147. Palma G.M., Suominen K.-A., EkertA.K Quantum Computers and Dissipation. // Proc. Roy. Soc, Lond.- 1996- V.A452.- P. 567.

148. MozyrskyD., Privman V. Adiabatic Decoherence.// Jour. Stat. Phys 1998-v.91-v. 91.-№.3/4.-P. 787-799.

149. SaitoA., Rio/ R., Akagi K, Hashizume N., Ohta K. Actual Computational Time-Cost of the Quantum Fourier Transform in a Quantum Computer Using Nuclear Spins// 2000, LANL E-print quant-ph/0001113.

150. Кокин А.А., Скроцкий Г.В. Теория парамагнитного резонанса в системах, содержащих два сорта магнитных момента.// ЖЭТФ- 1959- т. 37-вып.2(8)-С. 482-489.

151. Кокин А.А. Магнитный резонанс в системах, обладающих одновременно электронным и ядерным парамагнетизмом.// Изв. ВУЗ I960 - №4 - С. 198205.

152. Как S. General Qubit Errors Cannot Be Corrected.// E-print LANL, 2002, arXiv:quant-ph/0206144.

153. Dyakonov M.I. Quantum computing: A View from the Enemy Camp.// E-print LANL, 2001, arXiv:cond-mat/0110326.

154. Kokin A.A., Valiev K.A. Problems in Realization of Large-Scale Ensemble Silicon-Based NMR Quantum Computers.// Quantum Computers & Computing-2002.- v. 3.- № 1.- P. 25-45.; LANL E-print quant-ph/0201083.

155. Валиев К.А., Кокин А.А. Полупроводниковые ЯМР квантовые компьютеры с индивидуальным и ансамблевым обращением к кубитам.// Микроэлектроника. 1999.- т. 28 - № 5 - С. 325-336.

156. Валиев К.А., Кокин А.А., Ларионов А.А., Федичкин Л.Е Сверхтонкая структура энергетического спектра донорных атомов 31Р в кремниевом ЯМР квантовом компьютере.// Микроэлектроника 2000 - т. 29 - №5, С. 323-332.

157. Larionov A.A.f Fedichkin L.E., Kokin A.A., Valiev K. A. The Nuclear Magnetic Resonance Spectrum of 31P Donors in a Silicon Quantum Computer.// Nanotechnology- 2000,- v. 11- № 4.- Spec. Issue, P. 392-396.

158. Koiller В., Ни X., Das Sarma S. Strain Effects on Silicon Donor Exchange: Quantum Computer Architecture Considerations.// E-print LANL, 2001, arXiv:quant-ph/0112078.

159. Privman V., Vagnerl D., Kventsel G. Quantum Computation in Quantum-Hall Systems. // Phys. Lett 1998.- v. A239.- 2 March, P. 141-146.

160. Ladd T.D., Goldman J.R., Dana A., Yamaguchi F., Yamamoto Y., Abe E, Itoh R.M. An All Silicon Quantum Computer. // E-print LANL, 2001, arXiv: quant-ph /0109039; Phys.Rev.Lett.-2002.-v. 89.-P. 017901.

161. Feliman E.B., Lacelle S. Perspectives on a Solid State NMR Quantum Computer // E-print LANL, 2001, arXiv:quant-ph/0108106.

162. Lloyd S, A Potentially Realizable Quantum Computer, Science, 1993, vol. 261, pp. 1569-1571.

163. Шик А.Я. //ФТП. 1986. - т. 20. - №9. - с. 1598.

164. Валиев К. А. Квантовые компьютеры: надежды и реальность / К. А. Валиев, А. А. Кокин. М-Ижевск, 2001.