Поляризационные эффекты в полупроводниках А2И6 и А4В6 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РФ

г» ~ и

р Г и ФИЗИКО—ТЕХНИЧЕСКИМ ИНСТИТУТ л _ ИМЕНИ А.Ф. ИОФФЕ

2 7 ЯНВ ■___

На правах рукописи

И Г Б ОД Прошина Ольга Владимировна

2 7 ВИЗ 1997 удк 621:315.592

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ А2Бб И Л4ВС

01.04.10 — физика полупроводников и диэлектриков АВТОРЕФЕРАТ

диссертации

на соискание ученой степени кандидата физико—математических наук

Санкт:—Петербург 1990

Работа выполнена в Физико—техническом ипституте им.А.Ф.Иоффе Российской Академии наук.

Научный руководитель:

доктор физ.-мат. наук, проф. И.П.Ипатова .

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, проф. Р.А.Сурис,

доктор физ.-мат. наук А.А.Клочихин,

/

Ведущая организация:

Балтийский Государственный Технический Университет им.Д.Ф.Устинова.

Защита состоится ЯШ. 1997 г. в часов на

заседании специализированного совета К 003.23.01 Физико-технического института им.А.Ф.Иоффе РАН, 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул.26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФТИ.

Отзывы об автореферате в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать по указанному адресу ученому секретарю специализированного совета.

АЬторирг[>оЗ роботам ¿З^ска^/зЛ

Ученый секретаоь специализированного совета, кандидат физ.-мат. наук

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Новым объектом полупроводниковой микроэлектроники являются наноструктуры на основе материалов с высокой степенью ионаости. Важнейшее свойство ионных кристаллов - это возникновение поляризации кристаллической решетки под действием электрона, перемещающегося в кристалле. Слабое взаимодействие электрона с решеткой приводит к возникновению малых поправок к энергии и эффективной массе электрона. При сильном взаимодействии электрона с поляризацией кристаллический решетки может возникнуть автолокализованное состояние электрона в решетке, называемое поляроном. Поляре. - это квазичастица, соответствующая связанному состоянию электрона в поляризационной потенциальной яме. Представляет интерес исследовать, как поляронная локализация сочетается с квантово-механической локализацией электрона в искусственно создашщх полупроводниковых наноструктурах. В настоящей диссертации построена теория локализации полярона в полупроводниковых наноструктурах.

В квантовых наноструктурах движение электрона ограничено в пространстве и может рассматриваться как двумерное (2d) в квантовой яме, одномерное (Ici) в квантовой проволоке и нуль-мерное (Od) в квантовой точке. Задача о поля-роне в структурах с разной размерностью изучалась теоретически jl,2] и было показано, что энергия основного состояния существенным образом зависит от эффективной размерности пространства. Также было установлено, что с понижением размерности пространства энергия связи электрона в поляризационной яме увеличивается.

При исследовании оптических явлений в наноструктурах проявляется не только основное состояние электрона, но и возбужденные состояния, обусловленные' размерным квантованием в соответствующих наноструктурах. Разным уровням р;13мерного квантования соответствуют ра гичные поляризационные состояния окружающей решетгч. Это приводит к существенному отличию исследовании* в работе спектров оптических электронных переходов от оптических спектрмп наноструктур на основе материалов с низкой степенью ишшостн. N чр.чьк ». ! ну плмспгнин схож с явлениями п глубоких при: К'СНЫХ Центрах.

Из теории глубоких примесных центров известно, что поляризация окружающей среды приводит к усложнению оптических электронных спектров [3], а именно, к появлению фононных повторений линии оптического электронного перехода. По интенсивности линий можно делать выводы об изменении поляризации кристаллической решетки при электронном переходе, а ниже о величине и симметрии электрон-фононного взаимодействия. Наиболее примечательным свойством таких спектров является возможность изменения соотношений интенсив-ностей основного электронного перехода и его фононных повторений. Подбирал соответствующие размеры квантовые наноструктур, можно обеспечить возгорание линии фононных повторений заданной частоты.

Поляризация среды в ионном кристалле может быть ответственна не только за возникновение поляронного состояния, но и за перестройку основного состояния кристалла. Многие материалы с высокой степенью ионности являются сегнето-электриками, и хорошо известно, что основному состоянию часто соответствует доменная структура, причем соседние домены различаются направлением вектора поляризации. Теория сегнетоэлектрических доменов, учитывающая поляризационные свойства среды, была построена Гинзбургом и Ландау [4]. Однако в таких материалах изменение поляризации может сопровождаться возникновением полей упругих напряжений. Если фазовый переход произошел в ограниченной части образца то учет этих полей также необходим для определения равновесной доменной структуры.

Теория чисто упругих доменов была построена Ройтбурдом [5], Сурисом [С] и Хачатуряном 17]. В диссертации показано, что совместный учет поляризационных и деформационных эффектов приводит к самопроизвольному возникновению в процессе фазового перехода определенным образом ориентированных доменов, отличающихся как направлением поляризации, так и характером упругой деформации. На примере сегнетоэлектрического (СЭ) перехода с изменением симметрии решетки из кубической в тетрагональную доказано, что совместное рассмотрение упругих и поляризационных сил приводит к возникновению доменов четырех сортов а отличие от до:лрноз двух сортов в (4].Рассчи1акл оптимальная форма и ориентация включения СЭ фазы з параэлектрической (ПЭ) матрице, а также доменов внутри включения. Найден период такой структуры.

Таким образом, настоящая диссертация посвящена теории поляризационных

свойств наноструктур на о«-дове материалов с высокой степенью ионности (Л2 А1 В7) и теории самопроизвольного возникновения периодической системы доменов, обусловленной поляризационными и упругими свойствами среды (/VИ'1).

Актуальность настоящей работы определяется тем, что в ней проведено теоретическое исследование роли поляризационных эффектов в перспективных полупроводниковых структурах на основе материалов с высокой степенью ионности. -Рассмотрено влияние поляризации кристаллической решетки на электронные состояния в наноструктурах и на формирование самопроизвольно возникающих доменных структур. Теоретически изучены поляронные состояния в квантовых наноструктурах для параболического и непараболического (модель Кейна) электронного зонного спектра. Рассмотрена ситуация, когда радиус поляронно-го состояния больше характерных размеров наноструктуры. Установлено, что в квантовых лмах, квантовых проволоках и квантовых точках учет поляронных аффектов приводит к дополнительной локализации носителей и возникновению статических смещений положений равновесия окружающих атомов. Смещения положений равновесия колеблющихся атомов приводят к появлению фононных повторений линии оптического электронного переи<*да между уровнями размерного квантования уже в первом порядке теории возмущений по константе электрон-фононного взаимодействия. Показано, что учет непараболичности спектра приводит к усилению многофононных эффектов.

Выполнено теоретическое исследование совместного воздействия поляризационных и деформационных эффектов на формирование периодической системы доменов. Рассчитана оптимальная доменная структура сегнетоэлектрнческого включения, когерентно сопряженного с параэлектрической матрицей в случае фазового перехода с изменением симметрии кристаллической решетки из кубической в тетрагональную. Показано, что наряду с традиционно учитываемыми поляризационными эффектами для получения равновесной доменной структуры необходим учет упругих деформаций. Установлено, что наличие различных типов одноосной тетрагональной деформацит (вдоль осей типа [100], [010] кубической матрицы) приводит к образованию не, двух, а четырех сортов доменов, отли чающихся как поляризационными, так и упругими свойствами. Сделана оценка периода такой структуры.

Основная цель диссертационно" работы заключалась о изучении

влияния поляризационных эффектов на электронную локализацию в полупроводниковых наноструктурах и на образование самопроизвольно возникающих периодических структур в материалах с сильным электрон-фононным взаимодействием.

Достижение поставленной цели включало следующие основные этапы:

1. Изучить литературу по теме диссертации.

2. Теоретически исследовать влияние поляризационных эффектов на электронные состояния в квантовых наноструктурах на основе полупроводников с высокой степенью ионности типа А2 В6.

3. Теоретически исследовать воздействие поляронной локализации носителей на оптические электронные спектры наноструктур.

4. Теоретически исследовать влияние поляризационных и деформационных эффектов на самопроизвольное формирование периодической доменной структуры в сегнетоэлектрических материалах А4Вв.

Научная нови зна и практическая ценность работы заключается в том, что учет поляризационных эффектов в материалах с высокой степенью ионности приводит:

1. К дополнительной локализации носителей и возникновению статических смещений положений равновесия окружающих атомов. Эти смещения приводят к появлению фононных повторений линии оптического электронного перехода между уровнями размерного квантования в нанеструктурах на основе материалов /VБ'\ Л1 В7 уже в первом порядке по константе электрон-фононного взаимодействия. Теоретическое рассмотрение, проведенное в диссертации, позволяет судить о величине и симметрии электрон-фононного взаимодействия. При этом имеется врзможнос.ть перекачки интенсивности оптической электронной линии, что позволяет изменять соотношение интенсивностей линии осноьного электронного перехода и ее фононных повторений. Эффект возбуждения оптической линии заданной частоты возможно использовать при создании полупроводниковых лазеров с заданными частотами излучения.

2. Теоретически установлено, что совместный учет поляризационных и деформационных эффектов приводит к образованию периодических структур сегнетоэлектрических доменов, отличающихся по поляризационным и упругим характеристикам. в полупроводниках Это открывает практические ^уЗМожности

получения с&мопроизвольк > возникающих доданных структур с заданными свойствами.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Энергия связи полярона большого радиуса в квантовых наноструктурах зависит от номера уровня размерного квантования. Адиабатическое приближение является эффективным методом решения этой задачи.

2. При параболическом законе дисперсии энергия связи полярона в квантовой яме оказывается малой по параметру отношения ширины ямы к радиусу полярона. Эта энергия возрастает в квантовой проволоке и достигает наибольпк го значения в квантовой точке.

При непараболическом законе дисперсии электронов поляронные эффекты возрастают и оказываются существенными уже в квантовой яме.

3. Поляронные эффекты в наноструктурах приводят к появлению фононных повторений в электронных оптических спектрах поглощения и испускания, причем интенсвдность этих повторений имеет тот же порядок величины, что и интенсивность линии электронного оптического перехода.

4. Существование равновесной двумерно-периодической структуры включения сегнетоэлектрической фазы в матрице определяется как поляризационными, так и упругими свойствами среды. Рассмотрение выполнено для случая образования в процессе фазового перехода включения тетрагональной кристаллической симметрии

в матрице кубической с.»шметрии. Найден период доменной структуры. Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на X Феофиловском симпозиуме по спектроскопии кристаллов, Санкт•■Петербург, 1995; на 2 d International Conference "Physics of Low-Dmiensionjl Structures", Дубна, Московская область,1995; на XXI Съезда по спектроскопии. Звенигород. Московская область,1995; на International Semiconductor Device Research Symposium. Charlottesville, USA ,1995; на 2-ой Российской Конференции по физике полупро водников, Зеленогорек, 199G. Работа неоднократно докладывалась на научных семинарах в ФТИ им. А.Ф.Иоффе.

Публикации. По теме Диссертации опубликовано 9 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура И объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии. Объем диссертации составляет 141 страницу текста, в том числе 29 рисунков, 1 таблица и список литературы, включающий 80 наименований.

Краткое содержание работы

Во Введении показана актуальность темы исследования, дан обзор литературных данных по этой тематике, сформулирована цель работы, показана научная новлзна и практическая ценность результатов, полученных в диссертации. Приводится краткое изложение результатов, полученных в диссертации. Сформулированы основные положения, выносимые на Защиту.

В Главе I проводится анализ имеющихся литературных данных по теме диссертации. В параграфе 1.1. изложена теория полярона большого радиуса в объемных материалах с высокой степенью ионности. Приведен вывод зависимости энергии и радиуса поляронного состояния от константы электрон-фононного взаимодействия [3] и современная теоретическая оценка входящих в эти зависимости численных коэффициентов [9].

Кроме того, в параграфе 1.2. изложена теория спонтанного формирования периодических доменных структур в металлических сплавах и твердых растворах пол> проводников под влиянием сил упругих напряжений [7]. Приведена процедура минимизации полной свободной энергии системы, на основе которой выполнен расчет оптимальной равновесной доменной структуры з материалах без поляризационных эффектов.

В Главе II теоре!ически исследовано влияние электрон-фононного взаимодействия в квантовых наноструктурах на основе материалов с высокой степенью ионности на электронную локализацию, рассмотрение проведено для широкозонных материалов с параболическим законом дисперсии (Л'Й", Л'й') и узкозонных материалов с йгп;\},:и*ч:;личргким законом г.игнерпш. В таких структура:-; ьзаи модсйствие электрона с продольными оптическими фонолами явчяется сильным, что лриводт к образованию пол>;;чшов большого ра^ц'уса. Исслсдована гиту-

ация, когда характерный размер наноструктуры £ меньше радиуса поляронного состояния а0 = Ьг£/тс*, то есть Ь/а0 < X.

Теоретически установлено, что в квантовых ямах, проволоках и точках учет поляронных аффектов приводит к дополнительной локализации носителей и возникновению статических смещений положений равновесия окружающих атомов. Метод адиабатических потенциалов использован для зычисления этих смещений, которые оказываются разными для различных электронных состояний.

В параграфе 11.1. для параболического электронного зонного спектра найдены поправки к энергии основного поляронного■состояния для каждого уровня размерного квантования в наноструктуре.

Для квантовой ямы поляронная поправка к энергии оказалась равной

Еп - £<°> = -аЧи0(с0 - С>„„-^ ,

(1)

\ "о/

где

. (2)

_

" ~ 2йш0 \ й )

параметр Фрелиха; и>0 - частота оптического ф^нона; е - оптическая диэлектрическая проницаемость - 1/е = 1/Ек, — 1/£о'. £>1°' ~ энергия п-го уровня размерного квантования при отсутствии поляронных эффектов; Со, С\ - численные коэффициенты. Для квантовой ямы зависящая от номера уровня размерного квантования поправка имеет малость по параметру Ь/а0 < 1- Величина энергии (1) оказалась почти в 4 раза большей, чем для полярона в объемном материале. Энергия связи полярона в квантовой проволоке равна:

£»-£„' = (3)

Эта зависящая от номера уровня размерного квантования поправка имеет логарифмическую зависимость от параметра а0/ !,. Для кв; товой точки энергия имеет вид:

, 1/2

(4)

В выражениях (1) - (4) о„„, Д,„, -}.,„ - безразмерные параметры, зависящие от номера уровня размерного квантования и определяемые конкретной формой и ВОЛНОВЫМИ фуНКЦИЯМИ КВаНТОВОП ЯМЫ. ПроВ( »ОКИ и точки.

Полученное выражен"е (4), в которое входит большой параметр (Д2/т> ',2)/hu0 > 1, свидетельствует о том, что поляризация среды в пределах точки существенно увеличивается при наличии поляронногс эффекте!,, который углубляет потенциальную яму в точке.

В параграфе II.2. решена задача о нахождении энергии связи полярона в ¡»аантовых я.мах с непараболическим законом дисперсии электрона?опиеываемым моделью Кейна, Установлено, что для узкозонных материалов с непараболическим спектром зависящие от номера электронного уровня в квантовой яме поправки к энергии не имеют малости по параметру L/a0 < 1 и равны:

£„ - £(°> = -Соо^шо, . (5)

где а„ - параметр электрон-форонного взаимодействия и описываемый формулой, аналогичной (2), в которую вместо то входит эффективная масса тг_, зависящая от номера уровня размерного квантования. Из (5) следует, что непарабслич-ноеть спектра приводит к тому, что поляронный эффект усиливает локализацию электрона уже в двумерной системе - квантовой яме.

В Главе III теоретически исследованы многофононные процессы при оптических переходах в квантовых наноструктурах на основе материалов с высокой степенью ионности.

В параграфе III.1. излагается теория ;,:ногофононных оптических переходов в глубоких примесных центрах [3j, поскольку рассмотренные в диссертации эффекты имеют природу, схожую с явлениями в таких центрах. Показано, что поляризация среды электроном зависит от его квантового состояния. При этом естественно ожидать, что харэ.ктер этой поляризации оказывается различным в зависимости от эффективной размерности пространства.

В параграфе Hl.2. проведено теоретическое рассмотрение электронных оптических переходов в наноструктурах на основе материалов с сильным электрон-фононным взаимодействием (постоянная г. ;>. 1).

Получены ВСДИЧИНЫ ДЛЯ Стоксова сдвига ЛИНИЙ Я>ОМНН,::-;;<-!ЩИИ и поглощения, обусловлен!,лго различием полпроцных состояний для уровней размерного квантования, между которыми происходит электронный переход. Для широкозонных материалов с пчр;и"".с\*п:Ч"СЫ1м законом дисперсии для квантовой ямы Стоксов сдвиг оказался малыл, тнч-чьку он <ч>дер;ыгг :.:a.i!,:»i множитель

Ь/а0 < 1. Для квантовой проволоки Стоксов сдвиг больше, поскольку в него входит множитель 1п(яо/£) > 1. Наибольшей величины Стоксов сдвиг достигает в квантовой точке, так как он пропорционален большой величине отношения энергии размерного квантования к энергии оптического фонона (7г 1тиЬ7)/Ь^о > 1. В узкозонных материалах с непараболическим законом дисперсии Стоксов сдвиг не содержит малости уже в квантовой яме.

Теоретически установлено, что при достаточно сильном электрон-фононном взаимодействии возможно появление фононных повторений линии оптического электронного перехода мел;ду уровнями размерного квантования в полупроводниковых наноструктурах. При параболическом электронном спектре в структурах на основе широкозонных полупроводников А2В6 достаточно сильные, статические смещения возникают только в квачтовых точках. Следовательно, интенсивных фононных повторений следует ожидать в оптических спектрах квантовых точек. Для непараболического электронного спектра поляронные эффекты усиливаются, причем влияние непараболичности на многофоноцные оптические спектры квантовой ямы оказывается существенно большим, чем для проволоки и точки. По интенсивности фононных повторений и по величине Стоксова сдвига можно определять степень непараболичности зонного спектра оптическими методами.

В параграфе III.3. проведен сравнительный анализ полученных теоретических результатов с экспериментальными данными. Так, для системы квантовых точек на основе прямозонного материала А2В6 Сс15е '10] наблюдалось пять линий фононных повторений. Константа а для этого материала равна 0.5, г. Стоксов сдвиг, вычисленный в приближении сферической ямы с бесконечными стенками, достигает значения 0.35 - 0.70 при размерах точек из [10] 1.4 - 2.8 мм. Такие величины Стоксова сдвига, согласно развитой теории, достаточны длл появления серии фононных повторений линии электронного оптического перехода. Для исследованных в работах [11,12] квантовых точек на основе твердого раствора имеется качественное согласие нашей теории с полученным эксперимент;.льно возрастанием величины Стоксова едгига при уменьшении размеров точек.

В Г лапе IV теоретически установлено, что в материалах с высокой сте пенью ионности поляризационные эффекты приводят к возникновению двумерно

периодической доменной структуры.

В параграфе IV.!. излагается теория спонтанного формирования СЭ доменов Гинзбурга-Ландау (4), в которой учитывается влияние только поляризационных эффектов на формирование доменной структуры. Показано, что при рассмотрении фазового СЭ перехода в ограниченной части образца (включении) необходимо учитывать также и воздействие полей упругих напряжений на формирование равновесного состояния системы. Это связано со спецификой упругих ролей, которые существуют и в окружающей включение новой фазы матрице.

В параграфе IV.2. теоретически рассчитана оптимальная структура и ориентация включения СЭ фазы тетрагональной симметрии в матрице кубической симметрии, для чего проводится минимизация полной свободной энергии системы с учетом как поляризационного, так и деформационного вкладов. Показано, что полную свободную энергию можно разбить на два вклада :

Минимизация энергии позволяет найти оптимальную форму и ориентацию включения в матрице. Равновесное включение при этом имеет форму пластины, ориентация которой определяется вектором нормали пй:

где щ, и2 - компоненты тензора одноосной тетрагональной деформации. Плоскость включения сопрягается с матрицей по инвариантным плоскостям без упругих напряжений, а упругие напряжения, связанные с влиянием торцов пластины описываются малой поправкой к энергии Р1: Д/^ к: 0)1 -С 1, где О - малая толщина включения, А его характерная протяженность.

Процедура минимизации энергии взаимодействия доменов позволяет найти оптимальную доменную структуру включения. Такая структура, получающаяся при переходе из го»•»аэяектрической фазы кубической кристаллической симметрии в сегнетоэлсктрическую фазу тетрагональной симметрии с учетом квадра-1 ичгюй электрострикции представляет собой двумерную периодическую систему

(6)

где. - вектор спонтанной поляризации! ~ тензор структурной деформации; ¡■\ характеризует энергию включения тетрагональной фазы как целого; /г -энергия, связанная с разбиением включения на систему доменов.

доменов, имеющих форму протяженных брусков в направлении типа [110] кубической матрицы, (см. Рис.1). При отсутствии пьезоэффекта в парафазе домены Имеют прямоугольное сечение. При наличии пьезоэффекта в парафазе домены шеют сечение в форме параллелограмма.

Рис.1. Полидоменное сегнетоэлактрическое включение тетрагональной симметрии внутри матрицы кубической симметрии. Доменам, обозначенным цифрами 1 и 2,отвечает направление.векторов спонтанной поляризации Р,'0',соответственного и против оси [100], что соответствует одному сорту упругого домена при одноосной тетрагональной деформации вдоль оси [100]. Цифрам 3 и 4 отвечают аналогичные сорта доменов, но для оси [010].

Получающаяся структура содержит 180-градусные и 90-градусиые доменные стенки, которые, во-первых, являются незаряженными, во-вторых,представ л л ют

собой инвариантные плоскости без упругих напряжений. Сделана численная оценка периода такой структуры.

Б Заключении диссертации сформулированы основные результаты работы:

1. Теоретически исследована роль электрон-фононного взаимодействия в квантовые наноструктурах на основе материалов с высокой степенью ионности. Исследованы наноструктуры как на основе широкозонных материалов с параболическим законом дисперсии, так и на основе узкозонных материалов с непараболическим законом дисперсии. В таких системах сильное взаимодействие электрона с продольны ни оптическими фонолами приводит к образованию поляронов большого радиуса.

Установлено, что в квантовых ямах, квантовых проволоках и квантовых точках учет поляронных эффектов приводит к дополнительной локализации носителей и возникновению статических смещений положений равновесия окружающих атомов. Эти статические смещения оказываются разными для различных электронных состояний. Для их вычисления использован метод адиабатических потенциалов.

2. Для параболического электронного спектра найдены поправки к энергии поляронного сотояния в квантовых ямах (2с1), квантовых проволоках (Ы) и квантовых точках (0с1) для каждого уровня размерного квантования.

Показано, что для квантовой ямы зависящая от номера уровня размерного квантования поправка оказывается малой по параметру отношения ширины ямы Ь к полярошкшу радиусу а0. В случае квантовой проволоки зависящая от номера уровня размерного квантования поправка увели давается, поскольку она содержит логарифмический множитель 1п(а0/£) > 1. Для квантовой точки поляронные эффекты оказываются усиленными по большому параметру отношения энергии размерного квантования к энергии оптических фононов (Л2/тп£2)/Нш0 > Эти результаты cвидeтeльcтpvют о том, что в наноструктурах на основе полупроводников А1ВЬ, А'В7 с сильным электрон-фононным взаимодействием поляронный эффект усиливает локализацию электрона только в квантовой точке.

Для узкозонных материалов с непараболическим спектром зависящие от номера уровня размерного квантования в яме поправки к энергии не содержат малости по параметру ¿/«о < 1- Следовательно, поля! >нный эффект усиливает

локализацию электрона уже в квантовой яме (2с1).

3. Теоретически установлено, что достаточно сильное электрон-фононное взаимодействие может приводить к появлению фонснных повторений линии оптического электронного перехода между уровнями размерного квштования в полупроводниковых наноструктурах. Вычислен Стоксов сдвиг линий поглощения и люминесценции.

В случае параболического закона дисперсии для квантовой ямы Стоксов сдвиг в материалах А2 В? мал, поскольку в него входит малый множитель Ь/аа < 1. Для квантовой проволоки Стоксов сдвиг оказывается больше, поскольку он содержит логарифмический параметр 1г.(а0/Ь) > 1. Наибольшую величину Стоксов сдвиг имеет в квантовой точке, поскольку он содержит большой параметр (Й2/m¿2)/Йшо > 1. Соответственно, появление интенсивных фононных повторений следует ожидать в оптических спектрах квантовых точек.

Для наноструктур на основе материалов с непараболическим законом дисперсии Стоксов сдвиг не содержит малости по параметру Л/яо < 1 уже для квантовой ямы, в оптических спектрах которой следует ожидать появления интенсивных фононных повторений.

4. Теоретически установлено, что в материалах с высокой степенью ион-ности поляризационные эффекты могут приводить к возникновению двумерно-периодической структуры доменов. При этом равновесная доменная структура включения новой фазы, получающаяся в результате перехода из параэлектриче-ской фазы кубической кристаллической симметрии в с егнето электрическую фазу тетрагональной кристаллической симметрии с учетом квадратичной злектро-стрикции, представляет собой двумерно-периодическую систему доменов, имеющих форму протяженных брусков в направлении типа [110] кубической системы. При отсутствии пьезоэффекта в парафазе домены имеют прямоугольное сечение. При наличга! пьезозффекта в парафазе домены имеют сечение в форме параллелограммов.

Получающаяся структура содержит 90- и 180-градусные доменные стенки, которые, во-первых, являются незаряженными и, во-вторых, представляют собой инвариантные плоскости без упругих напряжений. Сделана оценка периода такой структуры.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

[1] И.П.Ипатова, А.Ю.Маслов, О.В.Прошина. Многофононные процессы при оптических переходах в квантовых наноструктурах. ФТТ. 1995, Т.37, N 6, С.1819-1825.

[2] И.П.Ипатова, А.Ю.Маслов, О.В.Прошина. Многофононные процессы при оптических переходах в квантовых наноструктурах. X Феофиловский симпозиум по спектроскопии кристаллов. Санкт-Петербург, 1995. Тезисы докладов. С.198-199.

[3] I.P.Ipatova, A.Yu.Maslov, O.V.Proshina. Multi-phonon effects in optical transitions in quantum nanostructures. 2-nd International Conference "Physics of low-dimensional structures". Дубна, Московская обл.. 1995. Тезисы докладов. С.26.

[4] I.P.Ipatova, A.Yu.Maslov, O.V.Proshina. Large radius polarous ia nanostructures. Phys.Low.-Dim.Struct. 199G. N 4/5, P.l-9.

[5] И.П.Ипатова, А.Ю.Маслов, О.В.Прошкна. Многофононные оптические спектры при электронных переходах в квантовых наноструктурах. XXI Съезд по спектроскопии. Звенигород, Московская обл., 1995. Тезисы докладов. С.205.

[С] I.P.Ipatova, A.Yu.Maslov, O.V.Proshina. Multi-phonon processes in optical transitions in quantum nanostructures. International semiconductor device research symposium. Charlottesville, USA, 1995. P.323-326.

. [7] И.П.Ипатова, А.Ю.Маслов, О.В.Прошина. Полярон большого радиуса в квантовых ямах на основе полупроводников с непараболическим законом дисперсии. ФТП, 1996, Т.32.

[8] И.П.Ипатова, А.Ю.Маслов, О.В.Прошина. Полярон большого радиуса в полупроводниковых наноструктурах. 2-ая Российская конференция по физике полупроводников. Зеленогорск'. 1996. Тезисы докладов. T.l, С.67.

[9J И.П.Ипатовг ■ О.В.Продшна, В.А.Щукин. Двумерно-периодическая доменная структура сегнетозлектрического включения в матрице. ФТП. 1993, Т.27, В.11/12, С.1873-1884.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Wu.Hiaoguang, F.M.Peeters, and J.T.Devreese. Exact and approximate results for the ground-state energy of a FVolich polaion in two dimensions. Phys. Rev. B. 1985, V.31, No б, P.3420-3426.

[2] A.Chatttvjee.' Strong-coupling theory for the multidimensional free optical polaron. Phys.Rev.B. 1990, V.41, N 3, РДС68-1670.

[3] V.N.Abacumov, V.I.Perel, and I.N.Yassievich. Nonradiative recombinations in semiconductors. North-Hollanri, 1991, 320 c.

[41 Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1992. 661 с. '

[5] А.Л.Ройтбурд. . Об ориентациокных и габитусных соотношениях между кристаллическими фазами при превращениях в твердом состоянии. Кристаллография. 1967, Т.12, С.567 - 574.

[6] А.Г.Хачатурян, Р. А.Сурис. Теория периодических распределений концентраций в пересыщенных твердых растворах. Кристаллография. 1968. Т.13, N 1, С.83-89.

[7] А.Г.Хачатурян "Теория фазовых превращений и структура твердых растворов", М. Наука, 1974, 383 с. : A.G.Khachaturyan. "Theory of structural traj sformations in solids". Wiley, New-York. 1983, 574 p. -

[8] С.И.Пекар. Исследования по электронной теории кристаллов. М.-Л.: Гостехиздат, 1951, 256 с.

• [9] S.J.Miyake. Strong-coupling litest of the polaron ground state. .T.Phys.Soc.Jpn.. 1975, V.38, N 1, P.181-182. .

[10] V.Jungnickel, F.Henneberger, and J.Puls. Proceedings 22-nd International Conference on the Physics of Semiconductors, Vancouver, Canada, 1994, P.2011-2014.

[11] V.Spagnolo, G.Ventruti, G.Scamarsio, M.Lugara, and G.C.Righini. Frohlich electron-phonoii interaction in CdSxSc\~x nanocrystals. Superlattices and Microstructurcs.

1995, V.18, No.2, P.113-119.

[12] G.Scamarcio, V.Spagnolo, G.Ventrutu, M.Lugara, and G.C.Righini. Size dependence of electron-LO-phonon coupling in semiconductor nanocrystal Phys.Rev.B.

1996, V.53, N 16, P. R.10489-R10492.

Отпечатано в типографии ПИЯФ

Зак. 523, тир. 100, уч.-изд. л. 0,9; 20Ш-1996 г. Бесплатно