Теория взаимодействия квазичастиц с фононами в ограниченных кристаллических системах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ
|
Бойчук, Василий Иванович
АВТОР
|
||||
|
доктора физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Черновцы
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1995
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.10
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
?гб оа
"7 ' Л9Т ЧерншецькиЙ держамшй ушверснтет
' ím. lOpin Федькоонча
На правах рукопису
Бойчук Василь 1ванович
Teopin взаемоди кпаз1частинок з фононами! в обмежсних криета;ичиих системах
(01.04.10 — фЬика нашвпропцншкю i Д1елекгрик!в)'
Автореферат дисертацн на чдобуття паукового ступеня; докторй ф13Ико-матемап;чних наук
Чёршвщ ¡995
Диеер/тщею с рукопис Ропота виконана ил кафццрахгейрегично! фшки Чершиецького державного ушвереитету Ы.Ю.Фсиьковича га Дрогобицькогс державного «едагопчпого шеттугу 1М.1.Франка
11 (аукомаг «¡«шеультакг.
докюр фиико магг.мачнчиих наук, професср Ткач М.В.
ОфшиМ >м№шли:
доктор фпико -матемятпчннх наук, иройщшш нау> овнй с1пв|>о()!гник брмакезВ.М.
доктор фгшко магематичмнх наук, профосор 1 Н|кт1!'1.(>.М.
докюрфиико м.ием.ии'ших наук, проекций наукоаий сшвроОЬник Фшо'кМ,
Нроъшна оргл»пиаоя:
Ьктшу? !ишвиров'|д»ияув ЛИ Украшн
Эахисг в'щбудепся 1995 р 1од. ил :исшаии> »чеиоТ
.'«чонамо! вчепо( рад» Д 07.01.06 при Чертаецькому державному уш.черсига! ¡й.Ю.Федь»:он|1ч» та адрачж»: ?74<>12,м Чермтш, вул .У|пверснгс1с1>ка,2, веяика фЬ/гша ауднгорш.
3 ди<:ер1а;ц'Ю ложна ошайомнгиея в б|блнпец1 Чсрнтешкого державною
ун^в^ситгту ¡и.Ю.Фелькоянча.
Автореферат родслшгё "'. 5р.
Вчояий «кретар ______.
спздфашлшаментт? ряди •"Ху/' М.и.клртнещ.кий
,-7
„ Т ' У
ЗЛГАЛЬНЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РОКОТМ
Сучасну фЬику иаипчфошднпклв та ;йелекфн-Kin все Гчльше ¡нкалля! ь pbiioMaiiinii пронеси, як! пибуваклься бшя ноперхш твердого тша, ибо бшя мЬкфапш»; J рашшь тонких шинок. iik> знаходяися м!ж двома оередовишами. ?я чае нпснсмичого ртшпку фпикн клероплшнк систем накопнчсно -шачний acciiqiiiMcirbuii.iiHii та теорсгичлий Marepia.4, який дозволив досягнут кнсокого piuiw розумжня фшпишх нроцссн). VcuixH" фЬмкп ноперхнсвих «тип л нашвнротдниках стали иаукокою основою розетку гикроетектронжи, акуегоопектрош«зг. вакуумио"! техшкн, едементиоУ 5a.ui обчнстовалышх сна см ia Paran,ox i/iiiinx ofwacie/i прилад<'Г>уд\иаш(я. В облаеп нрактнчни.ч засшсгпань шшнкла можлишпь значим!" ипнатюризанн вироГлв гчтопдок «творения шгегральних схем я вслнчезшш числом робочнх епеменпв на малих площадках.
Розвиток ф!íiiKii гетсрогешшх систем та ix чс.мнчш'ч засюсуиаш. виявилн ряд НОШ1Х наукогих проблем. Головка ! mix полягаг. в. пеобхшносп проникнут» в мжромехашзми рпних явшц. зумовленпх иачшнепо поверхош», дослцшти причин» них !шшп на атомному i молекулярному ртиях та нтйти взасмота'яаок mí>k ними, Внрипскня uic'í проблем« ящкрнвае шлях до управ-лшни поперхневими япшцами.
За ocinimi роки досягиуго значних упл.мв в досл!дженш фпнчмнх властивосгей itnepocucieM. Чокремя, всташмпеио.шо па мою нодшу дво'л ссредовшц npocroí tfreponpyKiypii нашпнрош'дштя иожуть вшшкаш ио-верхпева еггектрон-Дфкова плазма, нонерхневг (ш/ерфейсш) екситонн велико го pajiiyca, чн екапш-домпнков! комплекс». Тх ¡снувапня зумовлкнться рпними ф^ичинми параметрами Оиелектричнчми нроннкносгямн еередовшц, ефехпт-нлми часами ггвапчастншж i т. д.). Розташування екситошшх смуг потлшпшня чн внпромшгтакня в спектрах тонких шпвок нашвпрорЛдннкш ■«лежать рщ тоимшни шшжн. Якию pojMÍpit шлвкн иабагато бшыш за po)M¡pi( скситпна, aun Mciimi ra допжину xrnmi дс Бройля екситона. то снерпя з непоганою точшепо змтюсп.ся оборнено пропорцшно квадрачу товпшни. Для надтонкнх ллшок, кол» тошцина стае блшькою до ексн тонного рад ¡уса. при гшеннюнн юмдинн cnoaepji-асться вщхмлення pin оОернено квадратично! чалс'.ККпСГ! i 1.Д.
До ж'/мячг.ото 4ücv прогрет в досшджешл reicporemmx снсгсм стрнму-иапся шмондок, сфйо.чиих трудлогшв, ЯК1 поп'ячпн! з технологию отримашш нидвисекого вакууму i сюгадппх тскрогенних enere«. За ocraniii Дсояиьгппя ппуа!ня pi'!KO 'iM¡)iiui:;cb. Зроплено великий постул в розробш нолнх ексиери-чентапын'х г1Сгод||5. ] Í1 про к-« ро'?)1о«ст1>джспия одержали piíiii ohthmiií, елект-
роино- та фшт)шектронно-спектроясошчш методи, що дають принципово нову ¡нформацш» про властнвост) риних кваз)Частинок 6¡ля поверхонь. Розвиток ексиериментпльвоТ бази даа можиишсть одержуваги атомарно-чисгл rpaiti нап!Впров!дник1в, досксшал) надграгков! структур« та крисшнчш вагнв-провщииков) пЖркИ дошльних толщин, я тому чисш i таких, коли спектр ква-^¡частинок проявляе ;rooMipui властивосп (кваз!Явом1рм1 спруктурй). А в ос-танш роки рсзвинуга тсмололя одержакия ршнх тшнв напшпровщшмв доскоиал!!х Kna.iioitiioMjp()»!X -га клаз1нульм1рних гетеросистем (шкрокриста-л!в), як! являютъ на сЬогодмштнШ дс;и> налзинчайний науковий i техшч-пиб 1нтерес. Досидження м1крок|>11сталт в скляних матрнцях почалось недавно [I]. С початку було одержано «икрокрнсгали сферншоУ форип для CuCJ та CdS. Технолог!» дозволяла змшювагн р.вдус шкрокристлш в широких жах - в ¡я дееяткт до согепь ангсГрем. 3a осганиШ час одержано гегеро-системи даного типу для рЬних напшлропшнмкга. Кр1ы того, сучаснз технология доэволяс отрнмати шио-крнстали довшыю') формн в роннх магрицях. '.-■'...
В реалышх гетеросистем ах на nci я р. шца л ал жди пшшнають два фоичи! фактори. По-псрше, не поиерхн!, якз роздшиоть pmii ссредовнща, а по-друге,-колнвання кристал1чио| гратки. Розвиток теори для кожного типу гетеросистем i кожного паду кваз!Чйся1н1ок чи вкяючень крисганчно гратки (днслока-«iï, дом1Шки, BakaHCiî) почннався з визначення 1х спектру при врахуваиш наяв-носп поверхонь систем и. taxa сйтуацм кала nic«é дня ечектрошв, фоношв, екситоша, дом ¡шок. Удосконалення Teopiï та уточнения финчних моделе^вщ-буваетьея через врахування коливань крнсгшнчно! гратки.як! вдаграють важ-лнву ронь нявггь при низькйх температурах.
Можна видщити дв! обсгавйни, якнми зумовленнй штерес до випчення складних гетеросНстеи Одйа з НИХ В1ДМ1чепа вйще t полягас в одержат« цжа-boï шфорлацн про фЬйчш властцвосп нов их об'оспв, як) m акт, важливе за-стосування в сучаснШ «»¡кроелеасгрон1Ц1.1нша - полягае в можливосп апробу-вати, застосувати i удосконалювати добре вщош та hobï математичш метода сучасно! теоретично! фонки.
Незважаючн на венику кшьк1сть експернментальних i теорегичних до-слнокень, внаелщок складност! фпичних npouecÎB п гетеросгруктурах та не-npocri математичш обчислення цший ряд фиичних ефеютв не знайишн однозначного траетування.
Доанджсиня показують, що .через наявшеть поверхнеинх та обмеженич от ичннх фоипиш в гетеросистем ах мае Mictie ряд специф^чних особлнвос-тей {2], як! iiKi'uio ускладнюють анал|'з експериментштышх даннх. l' iMipioBau-
ня поястпневоГлтомнкхменцп покаэутоть, що в цсяккх внпадках сиостсриисгь-ея знлчне шдсилмшя елек'фон-фшюмиоУ нгасмодн ¡3]. ЗроСлеио лише мерим кроки но (.творению ^¡кроскопгшп теорл шшклрочного рсюнлису га теорл рачпнтського рочакмцчшя п квантовчх ямах [4]. В рстулмап' екснернмсн-талышх та теоретнчннх яоаиджснь екитлшнх спекф(в в кваиговнх ямах г.» налггопких напшпровиникових ширкал ¡»¡¡¡¡их криаалт одержано, що чс>т*, гшшшрнна екситонинх слуг складннм чином •зминосться з тошлшюю, то зумовлено товшинною залеокиклю виимодм ктЫч.клинок мЬк собою та ъ гтоверхняШ! [5]. В осташи декшьса |ткш в :т'я«у Ь тЯшмиатям можли-восгсй технологи, одержано квазшулышрш опел ем и л широкого класу нашв-проп»д>шюв. Навпъ для тшлроепших кла лиулышрнлх систем - сфсрнчллх м1крокр»ста1ЛВ - далеко не на питания легально шшчеш Це сшсущ.ся етсктронннх сташв юшй та псередшн члфокрисгалу при нрахувашн отекгронноТ та юнноГ попярлзшнй н.шокрнп .или та-м;мрнц1, в я к-их вони помшеш'. Що сгосуегься екладшших г«сросисгем, ю теорш финошшх, епектроиннх, екситонннх спекцл» нзага;п ^находиться лише на иочагковпму етагл розвитку ¡7|. 1
При доаплженш спектрш квз.лчастинок в геггроентемах трапиийпи тео-регичш мсгодн,: к! адекватно оиисували фЬичлу картину вгомогелних сипе-мах, часто Не можуть бугч прямо застоеоваш для досшлжешм гек-роснете*», а вчмагають суггокн модифжапа. Так, маяжнеп. баппьох шток фотчнв не до-зволяе застосувати розвлнушй в |8) ушверсалышй иеггод ¡нтегрального нескш чеиного ланцюгового дробу в функщях Грнт для вивченни взаемояп ква.и'чзс-Ошок л фоионамн в гегеросисгемах.
Метто _д®но|_ роботн е лрептекеиня едектрошшх.екеитошшх.фоношшх спектров та впливу фоиоиинх в(ток коливань на власгивостт квалчаспгинок в риннх гетерогенннх спск'млч. ;
Завеяют,»ш аявдяться в диссргшшнШ робой, полягають в наступ-ному •
Дооидчги екситошн спектрп поппшання нашвпровщннкових шйвок товшиною порядку хвнл) де Бройдя екситоиа, коли суггсве розимрне кван-туваиия р^/ху екситона, при наявиостт фоношв га доминок в гонвш.
Внпчлти елскр^н-фоношп стани просто'/ гегероструюури натвпровщ-инкш, коли ея.чегрон ье-ребувас бтя иоверхш подшу серсдовищ I втасмо-Д1С як 1 новерчиевими.так ¡л шннвобмеженнин полдовж1нмн оитичннмн фонолами.
Досл1д!пи роль багатофоношжх в1ртуалышх процес!В у формуваит с(кр1Т1, нвноТ маси мапнтонолярона. Розглянути пштнв мапнпюю поля
на endito електрона просто« гегероструктурн та екситрна в подвШиШ иатв-провщнижовШ rerepocrpyittypi.
Доапдиш слгтаронш та екситонш сгани в тршпарових наптпровщ-¡шкових reiepocrpyKiypux. Внвчити спектр оптичних колнвань в багатоша-ровнх плоских шеросистемах. Розглянути вплив бе/нерцШно! та ¡nepiiifiiioí поляризааШ на кваз№астикКов1 сгани.
Детально внвчити електронш сгани зовш i всередшн нашвпровщни-кологи MiKpoKpiicnuiy сферично! форми, шо знаходиться в д1електричшй або натвпров'цишкоиш матриц!. Доалдити фонопниК сш-.юр складно! чотириша-рово! сферично! ггеросгруктури.Внвчити вплив фонтшо! шдсистеци на сгани зарядженн?; часлшок в сфернчних нанокристалах, що розташопаш в iianisnpo-шдникоеих та шелектричних матрицях.
Методами досд!джс1П1я с Bapianifttmií метод Pima, метод Tcorií збурень, BapiauiBiiníí метод ЛкПоу-ПаГшса, метод нескшченного штегралыюго ланцю-тового дробу в ТеорП фз'ИКцШ Грша. При чнслових розрахунках викорнстову-валиа, pÍ3HÍ чисдош методи (Монте-Карло, Гауса, норозрядного наближення
1x1 iri.).
Вперше детально проаналЬовано к- _'фщк;нт екситон-(юго попншання свггпа тонко! напшпрогпдниково! шлвки, товщина яко! наба* t aro Пшыча за pa;iiye екситона, аде порядку довжини свпшово! хвиль Показано, що максимум коеф!ц!спга поганнання осцшпое Ь знЫою товщики шивки. Пертд ошиляшй ввзначасться довжииого хвшп: При збшьшенш товщини осцнляци затухають.
Вперше дослщжено роль оптнчннх та акустичних фонон^в у формуванн1 екситонного спектру в иавпровщниковШ tuiíBui. Всгановлено, що швширина екситошю! смути визначаегься взаемод!сю з оптичними фонолами. Обидва шин фоношв зсуйають екситоииу смуту в довгохвильову частину спектру, взасмодЬ» з поверхнями веде до кбротхохвильового зсуву.
Вперше дослцркено вплив сильноекранованих i слабоекранованих заря-джених дом ¡шок на екситонний спектр тонко! плшкн. Показано, що перший тип дом ¡шок зсувае екеитонний шк в червону область спектру, а гфугий - у фюлетову. Вклад в швширииу екситонно! смути вносять лише слабоекранова-lii aomíhjkh. Одержано генезис екситонних cneicrpiB при 3M¡h¡ товшинч шпвкв, температур», Koimetrrpauii flOMimoK.
Вперше детально дослщжено вплив багатофоношшх Bip-гуалышх нрене-Cíb на енергегнчиий спйктр поверхневих електрошв просто! гегероструктурн (|.И1)впро(ч/ш>,к1Г, в облает» пороговихзначепь eHeyrii.
В|ирше приведено обчиелсмнч инерШ, ефек! шшо! чаем поверхнепого потхрона та середш.огп числа фоп'чив к попярошючу стаж модгрмпованим методом функщй Грша. з врахуванним трифонониш тр^уидышх пропсов.
Иж-рше проведено лктавлешш результат ¡в оПчнслеиь основних пярамет-р1В попр(1хнеяого полчрона методом функии 1 ржа. де масовий оператор вра-ховуе багатофоношй шртуалын процсен, га вартпшним методом ЛьЛоу-Пайнса. Одержано 0111111:11 для консишт слсктрон-фолонио! пзасмодн в облас-т1 засгосуваиия трнфоиомних нпближень /им мпсового оператора. Показано, що при чм¡1П ссрагпич (ндегат слектропа до ноперхш для певних Л1ачеш. цк{ внцташ параметр)! поляроид ирнймакт, скаремалып значения.
МодернЬовапим методой функцш Грша л грахуианиям трпфонешюго наблюдения для масового оператора внерше обчиелено снерпю, ефсктнпиу масу ма1 штополярона 1 середнс число фоношв в но !,чро1|1юму спин. Проведено нсгавлеиня одержаних величин, обчпспелих истодом функцш Грша та варищшипм методом ЛгЛоу-Паннса, при р! зинх константах едсктрон фоиои-но! мне мод и в залежногп лщ напружеиосп магнмиого поля,
Досгджепо енер1-да иоверхневого магнмополярона при рпннх значениях напруженосп квантуючого мапитного ноля, Д1електрнч1>их нропикностей межуючнх еередовшц. Вивчено эачюкнкть коефнпппа д!ама1 нпного куву екситонноУ смут поглииаиия в«д товшини наш- нршицннкопо! шинки, л,ля шпвки крнсталу Мой, отримаио добре ргоджелня теорн з екепернментом.
Виерше детально доемджено залежшси» сисргн елекгрона в надтонкШ [1л1пп1, то межуе з двома нашпобмеженими наптпровшниковнмн середопп-шамн, шд то вирши шлвки / лклеюрнчннх лроинкносген еередовшц. Розгляну-то внпаики, коли квазпаепшка вщшговхупься вщ обох поверхоиь, коли нотеншал Ошя одни V з поверхоиь притягалышй, а бшя друпн - пншповху-шишл'П ¡, нарешп, копи обндЫ испиши мритягують електро.1.
Для падвок нолпшних тперЯндруктур иамвпровмннмв у пи палку слаб-ко1 о електркн-фоиоиного зк'язку вперше детально визнйено перс юрмовшн фонолами енергГ) електрошв як основного, так I нерших збудженнх сташв, Внзначено пклади в енерпк> поверхневих симетрнчннх та антиснметричнпх оптнчннх фононш, а також ноздовжшх обмежених полярнзашйиих колнвань. Ри,рахо1П1!!о га коле ефектнпну мает иолярона основного стану.
о
Ро зрахолано зшккшеть еиергп зв'язку екситона вщ товшини надтонко} нашвнровуцииково! шпвки. Покачано, шо для кулошвського иотеншалу електрои д|ркоио1 взасмоди величина сисргтУ зв'язку найменша, для логариф-иршого бЬи.ша, а дня загапыкто виду иотешналу, який представлясгься в-нпегр;и!ыни,Ф''>рм1 I е розв'язком р1нпя1п)я Пуасона, ня величина найбшьша.
Приеедеш отчисления дали Moacnimicri, поясните залежшсп» зсуву екснтон-и<п о шка поишнашм вщ ктщини для tuiU'oic крисгалт WSe2 ra Ag.'.
Вперше доалджеио nruum гюнсрхиевнх та обнсжених ошячних фоношн чазсунта nir,ширину екоитошнм смути попчшааня. Пока-ано, що пснерхнеш ашиснмегричш фонони не вносить пкяада, а вклад симегричних фоношв В зсув та пшширччу завждн меншин в!д вкладу обмежеиих оптичних фонош'в для подв)Й!1НХ т'лфоструктур пашвмрошдшпов.
Да допомогою EMpiauirtiiojo методу Pirna детально досэлджеио лапежшеть eiicpt-¡¡"основного та збуджених еташв ечектроиа всередиш та 30bh¡ мкрокристалу що ^находиться в днлютричшй чи тннвчровщникошй матрн-t(i. Показано, чцо при иевннх криткчиих значениях радиуса м^крокристплу еиерпя елскфона в обох шшадках ио-.ке стявати шд'смиом ¡ в!д(5увапься "прилипания^ елекгрона до Поверхш.
Вперше показано, що при ирнтяпшиюму noieimirjii електрона до по-Bcpxiii «¡крокристалу, збшьШення ¡¡ото радиуса воде спочатку до рпкого змеч-п'.епчя eiieprii електрона вм!крокриспин, а коли радиус- (час бшьшим за дшкий характерний, то еиерпя почннас зростати, аснмнтотччно паближаго-чигь до стого значения дня плоско! гетсроетруктури.
Вперше доанджено вплив поверхневих та об'смиих фоношв на сгани олектрзиа, який знаходнться всередши сферично'! о »¡крокристалу. Для роз-пьшугнх di in ада i в конкрст них гетерострутаур одержано, щб вклад поверхневих фоношв меишнЗ за вклад об'емннх фоношв. Взаемода з фонолами дае можлшлсть навггь при вщштовхувалыий взаемоди з бегинершшгою полярнза-uieio одержат« ¿¡д'емне значения еиергн електрона. *
Впсрчю «гримано спектр поверхневих фоношн ефернчшч чотиришарово! гсгсросисгсми, яка огрнмана i доанджуегъся на експернмепп.
Тсзду гнчш ¡практична цшпкть робот визначаегься фундаментальннм характером дослщжуваних проблем фЬнки низькорозм1рних крпсчаи'ппих uicicm, можлив)стю на íx ochobí ¡Hrep:ipeiaii¡¡ та пояснения шдомих ехенери-ментальних фактов. Проведен! дош'дження стимулкчоть постановку новнх eKciiqniMci;tíb по внвчешпо суп фшчних процеав, що вщбуваються б ршнх типах гетеросистем.
Доапдження електронних, екситонних craiiin складник гек-poaieie^ можу(ь знай ги нрактичне засгосування при розробш ршого роду оптичних нрипал;в. Одержана шформащ'я про власгивосп нашвнровщинкових мкро-крипшпв у Д1електричигй i иашвпровцщиковШ матриц! може бути корнснош при створепш иршшипово ловнх оптико-електрошшх приладив з високои? шиидкодЬто i малою ciiepricio живления.
IIими-1 м.лккпиля:
1. Втновки про шиш» po.iMipixii'o квантуванпя pyxy екснгона Bam.r-Morm и.) коефнрснтно)лннанмя свпла iiaiiiBiiponi/iiiiiKoioKi шйвкою.
2. Результат лосчкскень екснтонтчо спектру ногдинапнл toiikoi uanin-прошдпнково'У шлвки при pi:nmx товиншах i ирахуваниям фононно'У la домнн-
KOBOI ШКИС1CM.
V Внсновки про чожнпшсп. ih ефсзаипшсть никористяиня моде-рнпова-11010 меюду фушаш I'piim < трифонониия паближс.пням в часовому oncparopi до досл'дження елскгрон-фоиониих crani" н ripociих rciepocipyKiypax га в гильннх маплтиих ноалх
4.0тримана залежшаь енергн i сфскгимюУ мае» нолярона, мросгоГ иатвпрогчдпнковоУ reiepocipyKjypii як без, гик i при ннявносн спитого мапнтпого поля. '
5. Ге")ул1,1йг дослиокеппя вшпшу багаюфоноиннх cipiyaniantx пронеси» на пбрнлш, зв'язат га nupiui пбз'джст сгани слсктрои-фоноиннх спаем Счля меда iH'.uiJiy середошиц та в сильному Mai ипному noai.
6. Одержана зал««niси. дтмаршпого зеуву (.жетона Ват.е-Мопа шд томлшш надгопкоi naiiimipoBi/iiuiKonoi плшкн.
7. Внявлена палежшеть епсктронного спектрунтрннирових n.Huttiip.'Bi.T-никових l eiepoapyKiypax ni;j, шпринм квапгово) я; а при врахуватп оаекцч т-iioi га iointoi поляриишпй.
8. Одержала'залежшеть eiicprii зв'язку екситоиа Ванье-Мотга мд poiMi-pm квзнгово'У ямн подвнню'У mepocipyictypn и облас-ii ширин блшькнх га мен-шпхза pauiyceKcnioiia. -
9. Ниснопкп про eiieprciii'iiniii спектр ошичннх фоношв у складнш чош-рнимрошй ефернчнйЧ i с гер.чистомi та внлив фононно'У шдсисгеми на е.чект-рошй стапи сфсричною мкро) рнйгалу.
AnpoG.inia робош. Ocii'>Biii р'-зультячп дисергапм, лопомдалиеь i обгово-ртналтл. на: Дсг.'япй парат i icopii иантпроньчкнкм) (ГбннсУ. 1978); ?еснублг KancbKiii коифереицн "('тру1, ivpa и фишческие своисгв-а тонких илечок" (Ужгород, I977): VI Всесоюзпш нлрл'й J фпнкн ловерхневнх явшп п иашвпровУд-никах (Кнш, 1977); XIV Всесоюзному ceMinapi "t+чсптоны в кристаллах" (Лмчн, Дееип'й парад! з теорГУ наншпротдишап (I loBocuCipcbK, 1980);
I liitroio niiii конфоренгч з фпики та технологи тонких шпвок (явища nqi сносу) (h)aHo-'l'paiiKi«cbK. 1981); lllociiit рсснубгпкапч.кнй Kon^iqieanii з сгапю-гнчно'У ф|п|кн (JlM'.iti, Всееоючни iiapajii з уч.клю вчепях со'цит.шстнч11Х кра'Ун "Экснтоим в полупроводниках Я2". (Липни рад, 1982); Всесоюзному ишпомум! "'(чпика uopepxiKM-iii itii-p;ii.ix юл" (КиУв, 1983); II Всесоыннй
конференнп з фпнки та технологи тонких шивок (проблем«! питания) (1вано-Фрашвськ, 198-4/; VIII ЕсесоюзнШ itapafli "Физика поверхностных явлений в полупроводниках" (Кшв, ¡984); XII Марал* з Teopii наПшпровщшшв (Ташкент, 1985); III ВсесоюзлШ конференцп з фЬикн i технологи гонких Напшпро-вщникови.ч ллшок (Гв.-Франювськ, 1 '>91); IV М1жнароднш конференцп з ф!зики i технолога тонких шивок (1в.-Фраихтсък. 1993); Ювшейшй конференцп ШФ-9.1 (Ужгород. 1993); I МЬкнароднШ науково-техшчшй конференцп "MaTTpianosiianciBo алмазопод1бннх i хадькогтшдннх налтпров1дниюв" (Чершвш, 1994).
Особистнй BHfcvQK автоцп в розробку ггроОлемН. Теорегичш дослщження та числов1 розрахункн залежносгей фЬичних параметра вщ товщлни нагнв-провщниково! ишвки (ширин» кВантово! ями), температур», йапруженоси магнитного поля пиконаш автором особисго, або при його безпосереднШ участь OcHOBiii положения та висновки днеертацн належать и автору., Пубувкацц. За матер1апамн днсергацЛ ону(шконано 42 Hayxoni роботи.
Робота екладасться з вступу i шести роздшв, яю «¡с-сять 32 парап>афи. Дисертащя внкладена на 317 сторшках машино-писного тексту, ипосгрована 87 рисунками i micthtl дв1 таблиц!. Б16люграф1я включае 269 нгзви пкературних джерея.
OclIOBIDlii 3WCT роботи. 4
У BCTYtii коротко описано стан дослщжувано! область обговорюсгься актуаль-Hicn. проблеми, формуеться мета, вщм'|чаеться новизна, а також наукова та практична цшшсть одержаних результатов. *
У НЭДМШООМШ внвчасгься спектр екснтошв Ванье-Мотта в тонкнЧ нашв-провщниковш шпкм (ТНП), po3Mipn яко! cniBMipni з довжиного електро-мапитно! хзил!, що збуджуе екситонний стан.
Розгляддегься ТНП товщиною L з Д1еластрнч1юю npoHUKHicno е , що'
мсжуе з двомя зовшшшми середовипами , даелектрнчт проникносл як их ei та е2 . Тод! гамшьтошан електрона i дарки, що взаемодооть м1ж собою i з поверхнямн пл1вки, матиМевигляд:
■е ~"h
t
де г .ст^.п^- радауси-вектори, ефективш маси електрона та дфки вщповщно.
IbatHofliio з поверхнями плшки враховано за дономогею сил електросгатнч,' них зображснь. Потенщальна енерпя взасиодп кваз1частинок з поверхнями ТИП при врадуванш лише перших зображень ирсдггаалжлъся форм-.'лою:
- Ii -
, . К и rc tfL-г) a(L -z) ф^Цу 7Jpl 4(21.-zf-zh)2
де ' pJ=(x x )JH(v -у )г, 7. = Jr^-A <=1,2.
eh eh . ' 4 G +• E(
Hqcafl y. >0 0 = 1,2), то рсолиуелъся а багагьох екслерп ментах, Потен-шал Vte.z^.p) в цшому буде додатнш i при h 0 або ->L Bin нескш-ченно зросгас. Хвильова функшя екситона б!ля Поверхонь дшвки неретаорю-гться в нуль, а екситон з найбшьшою flMoeipnicno буде знаходитнсч поссре-ДИ1Й fiuiuKM. Для досшджувапих в цьоиу розам гопвок нотешйал V(z,z1,p)
можна спростити, розклавши (2) в ряд. Олержусгься, шо V(z ,р) с noTeimi-
альною енерпсто м'ждшюлыкл взасмоди, в якосл якнх внсгупають пари електрои-д1рка в nniBi(i та ix Зображення п сорсдовшнах. Г/вняиня lUpc/üiirqm розв'я)увалося при використант адгабатичного наближсння та napiauiRnoro мсто.ду PiTiia.
Проведет обчнслення eiieprii -зшггона для рЬиих значень товщиии шпвки та /н'електричннх проникностей зовннншх серецопищ показали (рис.1), ню змсишсння L збшынус eiiepriio довшьното стану екситона. За рахунок взаемодп кваэ1частннок з поверхнсвнми поляризацШпими зарядами ечерття 'екситона снлмнше змнпопься з товшнною, шж це було б для прямокутно! погея1Палыю| ями. При дояшмшх значениях щ та е2 зменшення L веде до тою, що вщстань м1ж екситонними р1внями зросгас, то с причиною експсриментально споаережуваното ефекту "виникнення" скситонннх смут шпцих збудженнх craniB. Одержан! реяультати даютъ змогу пояснит експериментальт даш po6i r Еванса i fliira.
Проведено аналм, який иоказус, що незважаючи на скшчешп po3Mipn екситона, рух екситона як nijioi частники квантусться.Розшр квазиасгинки можна врахуваз'п введениям деякого параметра, яхий ефектнвно зменшус розмфи шнвки. Дании результат повшспо- узгоджусться з кондефрао "мертвого", безекситонного шару, що icnye 61'ля поверхш .нанлшрош'дгшка (Дейгеи.Г'линчук). Хвильову функшю екситона в ТИП можна записатн у внгля/li:
'^iR^l-^l^'sinJyiizj^Jr), (3) -
дс / -I.-y.ic, у -I, - борша.кнй payiiye eia nruiia.
Хнильова функцш v «иг -Uli (,1t хоч i с нлблпжетло. лле за рахунок то; и, щи вола ы«Н- шдноеио нреилии втлад, дотоле »дсржати формулу для Kowjiiiiitiria екентониию иоглинаини в 11111, що лпдшичлмпо 1Мжл.то дня зсоршншпхта скч'иорииеипи.'ышх дослшжеш. ексмгошшх »лашв в плшклх.
Мрлхоиуючи. р.олшрпе квднтувашш, .'»индию чп'язок ь'оефщкша нопншаиня ТИП ii заипнювалыюю функцию l'piiia скеитошв Валы Mona: '
X(<.\Q,u)- ~~~~~i4v,,,111j'ImG(0|Дni^iiiö>11 H)
urp k.
•• - • ' ( Ktl ~>
MQ.k„,uj - ^J AiQj.kJ, A(Q2.kj-- .....sink,да,.
9
Пират для коефин'огга сксиюннш о поишиания «шла в THII вирпнлпъея шд ашиюнчно) формули дни маснвною криегалу через шдсуттпаь фанелнцинкл сымстри riniBKH в перпендикуляр л ому до новерхонь ннпрям! i аиадопчинн до мшповщнпх формул дня гинвок молекуляринх кристалш (Лакало», Сугаков, М'нсшков). Матсм.ничло не внражастьси в тому, то у фуиктню опон-фотонтл вштмоди А'(0.к,,.«) входить величина A(QV, k„), яка f функцнтю шд кшипових ч..е«л к„, шо нумерують екентошн ищюни, i тдиовщпо! ир^нкцл хвнльового вектора фотонаг. Тому зпдно (4) в коефниент гклльл.шия итдчж робдять скснтони не одша, а бахатьох екштонних ni/iion. Коли ж юпщина ТНГ1 нряыус до исскшчешюсп, то |A(Qz,k„M?> п ¡ фирмам (4) переходить у вщювщниЙ вираз для коефши игл нопншаиня свиты маопчшч кристалом. Коеф|||(С)1Т екситонного поглинання (функшя формн гксинлшиУ смути nqnihiiäiihfl ) для toiikoi шивки будсзшнкшатись з толщиною. Характер залежносп можна пизначши при коикрпимпп '|>yir<tm I pina екснтошв.Розгляиуго взаем о/и ю екеигона з онгичнн.чн, лкуегичннми фонолами- га сильно i слабо екранояанимн зарядженими домшл.амн. Результата обчислень зводяться до наиупного. Для досш/ысут.аннх яркел.шт . взаемод)я з фононами зеуваг ексиюниу eMyiy при зГшп.шеши icMüepaiypji в 6iK низьких частот, Аиалопчна ентуащя мае. Miene шш масшм;нх крнстал(в. Однгцс для THII зеув слабо залежать та кож вьч Товщини. При •мим к .-шинн
шпвки ¡снують затухаюч! а човщиною осциляцн швшнршщ екситонно! сиупг, поглкнанпя. Сильно скрановаш донники не дають лнеску в ншширнну, а збшьшснпя концснтрацн таких домшк>к' зсувле екситошшй шк п довпшшльову частику спектра. Коли ж врлхуп.ли фопони та снлм/о екрапо&пш дойники одиочаспо, ю внаишдок неаднтиниою вкладу роних а ¡дни чем змша копнен граци домшюк вшшвлс иа шкширину екснтонш» ему] и ноишншшя, аоч беа фононио) шдсистеми даш домпнкн не вносят), вкладу а ншширнну. 'Збшьшення кониеитрацн дочппок веде не лише до допгохнильового зеуву шка иотлинання,але и до невеликого гбшыиення ного шиширнни. Кр1м тою спистерпапия екаокл залежшеть зеуну в!д товщшш плшкн. Од.чак, як ) у вннадку взасмодн з фононамм. чапежшеп, у суку тд товшннн в цшому практично вилмчаегься р<>зм)рнии квантуваннии екситсна. Нзаемодм екситоиа :» доминками куложьськото тину вед« до иатухоннн екситонних еташя, а значить до еюнченно! швширинн ексИтонно1 снуш ноглинання навпь при Т~0К (Бонч-Брусвич, Сугаков, Хаиаиура, Ср маков). Паявшей. дом1шково'| га фононно! тлела ем и веде до того, що максимум екситонно! смути пошшання (рие.2) може буги як в облаял додапнх, гак ': и обласп вщ'емних значена еиерпй. !нша гонщинн пятки еупроводжуетьея иоминим зеувом екситониого шка. При зчешнеиш товлшнн »¡и зсувапься вбнг менших частот. Суиарний реяультат залежить В1Д слшшдпошеиня м1ж фонон-домннковим зеувом та .»сувои, якнй зумовлеинй розм^рним квашуваииям. Одержат резуп|>татнчдають змогу пояснит експсриыемтальш ^да.и рпмм.\автор1в (Иване,Янг.Милоолавськин з анвакгорами).
И ДОЯРКУ 1>о}ДМ досл1джуються стали поверхневого електрона -просто! геюросчрукчури двох наптировшниюв, який взасмодн: з поверхневимн та иашвг$меженимн фоношшми модами. Задача розв'язана методом неокшчоного нпегрального ланцюговото дробу в теорн фуикц1И Грн1а(ФП. То/л масовшг онератор(МО) кваз'шасгинок, що взаем о/окт. з фонолами матнме вигляд:
V—----------------------(5)
Т(: V' Мд#А2(к,д,,сц)__
»■Мм, - Ь- Е .
- It
ri n ^ n n
де Б • =(0"E „ ^ - У/l, ik Vq,,™- VQ,, ),
> V.), к Vq, - П m m м
. Tf W
il, .
A1(k,a,) = l. Aí(k,q¡ - I i j. -- - , i т.д.
/Ijw Л,](k.q,.....¿íj,.), icnyi pcKspeinim формула, «рГф - функцм фоиои-чае-TiiiiKûiioï взасмодн', eiiCpni кнаэ1часгишл! ia- фонона.Miene иориьу
лашпогово! о дробу ( S ) внзначас МО у шдпивдиому и iujíiiíkcuhí. Мипрнкпад, икшо А ; =_Д4 -...-■• А, •-...=-- О, то o/icp/uyfMo МО и даоф. »полному naCwmwemii.
РиЗГЛЯДаСД.'-'Я СЛСК'фОН, lito ^находиться 61ЛЯ nOilCpXHI крисылу , JIKHÜ
угйорин т аоимншим соредовшпеи я росту 1Чяеросфук1\Р>- ГЬлс.пшалыт енсргы V(/> слектрона шпначае1ьгя типом шич'рхнсвих. ci aim, ям B¡/)pÍ3ii>non.cH »:jA' собою енергюо зи'язку га величиною ;1окаЛ13; и11 частники бшя HOBcpxia напшироыдннка|2). Хепльолу фуикцно основною стану • слскгрона моАна нредаашпм у пигляи Функип Фанга- Ховарда;
!снують два нчш рптични.ч фоношв ,nu> масмвдюгь з электроном,-iioiiepxiieBi va шипнибмежеш обе нni фонони, Оператор елегфон-фоионно!' взасмодн в зображенм чисел заношюшя матиме внгляд:
fi,w=a+H„
Ле Н, - 1 Ь«'( Я,|>).
V
Фп(Ч()>. ф.;((||,Чг) - Функцй електрон-фононно! взасмодн дня поверхновях i о об'емпнх фономв.
ВнКорнстовуючн (5), »«.значено eiiepriio, ефектнвну мае* тжерхпевого полярона та середле число фоношв в полифонному cram при piínix иаблн-женнях для МО. Назван! фпичш величина обчиснено також иаркппйним методе м, JIÍ- Лоу- Пайпса (ЛЛП).
Обчиспення залежносп enepriï (Çp ), ефсктнвно! маси (m,,/m) почярона та середнього числа в1ртуалышх фононт (<v>) в ноляронному стаж ni;j константи електрон-фонолно!' взасмодн (g) при рпних значениях Гюго ееред-iiboi BÜicraiii до ловерхж (а) показали, що збшынспня р вело до эмен'шення
Çp(Çp<0) i збтьшення, mp та <v>. Для конкретного g числовиЙ результат залежить nia наближення для МО або вщ методу обчнслення. Найменпн велнчннн для eiicpriïi нанбшьнл для ефектнвноТ паси та серсднього числа фоиошв одержуються в метод| ЛЛП. Hi результат« иожна ипажатн точными для вибрано! модель H обласп надих зиачень g одрофононнс наблнження дае можлий1сть досить точно обчислнти фпнчш параметра поляроПа. При збшъ-шешл g для коректиого розрахунку величин необхщне врахувания вищнх
фононних наближень для МО, Складною г залеж)Н'сть величин v>
в|'д сереДш.о! вщстан! електрона до mokî подшу гередопмн (рйс,.1). Пов'язапс Псзтнм, що наблнження електрона до поверхш веде до зменшення изагиодн киаз^часпшки з об'смннми фоноиачи i sGin мнения лзасмоди з ионер^нсвимн, що визначасться вщтлмдною залежшспо функцн елечтрпи-фононшл взаемодп. Запропонована в [8] ^»годика пщсумовування piarpau для масолого оператора кваз1 частники, що взасмо;нез фонолами, дас можлитлел, з усгнхом вико-ристовуватй метод ФГ в теорн поляронл, одержат з ,необхишото точшепо значения снерги, ефектнвио) маси нолярона та середнс число BipTyajtbHHX фоиошв у поляронному «naiii.
Масовий оператор у вигляд! (5) використано також до ннвчения збудже-пих сташв еяекгрон фононио! сястемн. Ротраховано eiieprii та час хотя ' збуджоннх сташв електрон-фононно! снстеми в одно-, дво- та трифононному наблнжениях. Одержано, що уточнения МО супроводасусться зменшенням enepriï збудження снстеми, яка прямуе до enepriî оитичного фонола. При малнх значениях aigu npnnoporoBiii облает! iciiyc лиге один збу;ркеннй cran з енерпсто ^ (один роза'язок дисперсШного ргвияння), якнй виникае за рахунок взасиодп електрона з поверхневим фоноиом. Збтьшення вщеташ чаешцки вщ меж! подшу або збтьшення коистадгн елекгрон-фононно! взаемодп веде до того, то вииикас ще один розв'язок дисперсШного р1вняння. Подальше зЫльшення а веде до розщенлеиня нього стану на два, ciiepxiî якнх с бшьшими за S,,. Час життя стану с мслшим, шж для Оцшка Bi/nioei/iix чохиСюк для дик по) га уявноУ часгин МО, розрахованлх в одно- i дво- i трифононному наблюдениях дала можтшеть вгоначити область застосування кожного з наближень. Одержан! результат« яюсно узгоджують-ся з даними вим^рювань поверхнево! дазмшесценцй (Лаовчеико з онвробптш-ками).
Трет1Н ро'лМ присвячений впливу магнптого поля на електрошн та екситонш стани в нашвпровщниках та rerepoeipyiiiypax на « основ?.
Розпмдааьоя пчший нашвпромдникон.ш крноал, на який накладено однородно мапнтие поле Н. Гамтыонцш електрои-фоионпо! сип ем и в зображенч) пторннного квангунання за фонтшими змишими пашне mini яд:
де -онер! i>i дна чини прошдносп, l-„„.(q) - функшя електроп-фошчнни вза».моди:
та магричиий t-лсмснт Onl,.(qу): «„„.(q,.)%,(y)|exp(Ki ,y)ix., <У) •.
Для сильною и;чштиого поля МО електрон-фононно! сисчемн можна представит и у вшляд! исскжченного ¡нтаралыачо ланцююяят дробу. При обчисленнях внбрано крнслач тину InSb (g=li.W 1)?и гакож мод. ,ii крисшлв э pi3ii,,Kir константами g. Налружмнсть налитого поля II змплоиалась и межах: ltfE-l^E
т Обчнслено енерпю, ефекпишу маеу мапптополярона та ссредне число
фоношв в ноляронному era ni для рЬних значень g i И. Одержано, и ¡о в oCwacri малнх g в ipi.ox наближеннях для МО е'нерпя зв'язку поляронного стану г.с пропорц'иша g. Уточнения МО веде до зросгання числового значения enepni зв'язку мапптополярона. В рамках рочглялуваннх иаближень niiiii'.ricno ефективну масу мапптополярона. Ефекшвнн маса полярона залежить ик вш величины g, так i в in внбряпого наблнження дня масового опер. пора. Збшьшеиня в сличили нал'руженосп магнтюго поля сунршоджупься зросганням eiieprii зв'язку, ефектнвти масн мапитополярона ia середньою числа фоношв в поляронпону ciaiii. Внерля, ефекгивна маса мш шгополирона внз"ачались також методом ЛЛП. В обласп малих зна^сш. кон'ланчи електрон-фононно! взасмодш (g-'O.I) однофононне наблнження практично ла( т1 ж результата, що i метод ЛЛП.
Обчисзэення е = е(К) показали, шо при бшьших К в1дСут.а> 1ься перебу-дова енергетичного спектру (затравочний спектр иарабшпчнпм). Збшыиення К веде до угаорення лбридних(< v>-0.5) i зв'язаних(< v >=/j ci.ime електрон-фононно Г систем», я Ki в'тр'тшкгпся значениям и еереднього -пела фоношп
< v(n) >. Для конкрсгиих лначень g i Н одержано лакоии дисперсн мапнто-попярона з врахуваннял одно-, дло- i трйфононннх вфтуальннх процтав.
Дооняжено тдкож мшив магипного поля на новерхнев! електронн1 сганн просто! reiepocrpyiavpn. Розгляпую внпадок сильного мапнтною ноля, коли його напружетсль перпендикулярна до меж! подщу середовнщ. Клеюрон ^находиться в ла/мвнровинику, д|елсктричНа проинкн1сть я кого e¡ Metiuia за щелекгричну ироникн1сть е, середдоища, Взасмодаю еЛСШрона ¡ межек» подщу, luo .зумовлена електронНою Поляризащао подано через сипи епеггросгатнчннх зображе'нь, а взаемодЫ епсктрона з íohhokj поляризаЙ1по - через електрон-фононну взаеиодМо. Для гетероструктури, в яку входить нанЬпровИнпк з «алою допек» ¡очного зв'яэку з допомогок) íeopií збурень (однофононне наближення для МО) обчислеио поправку до енергн електронд в основному стань Результат»! обчислемь Иоказують, що енерпя електрона залежить nía д^елекгричжл нролнКлосл aoBiiimiiboro серсдовища с, i напруженосп мапнтноГо поля 77. Збишйенпя цих величин сунроводжусгься ростом eneprii. Длй кристалу CdS пнесок ciieprii поверхневнх фонон1в Мри довшьинх значениях e¡ та е. Meihintíi за виесок об'смлнх фоноит.
ДоонпжуЮТЬся також екситоиш сганидля розгйянуто! внще простЫ гстеросгруггурн. Задача розв'язусгься eapiaitiftimи методом Рпда. Вивчаоъся оснопний ¡ збуджеиий екситошн стаии еяетпрон-д'фково! систем и. KoiwperHi обчислення проведено для phmix крнсгал!» прй пегних значениях л'/слектричних ироникностей пзгЛвлроВИНИка i зов1иШНього серсдовиша. На ocuoiii проведённх обчислепь внзналепо огредш вщепнп електрона i д|ркн тд tioBepxiij i середню вшегань мЬк частник л и и в iiahp7.MÍ, пяралеатыюму до йоверхн! кристалу. Одержано, що середня вщстань електрона До поверхш значно бшьша за есредню вщегаиь дфки. ЗбтьшеннЯ велнчинн e¡/ee веде також «до зростання цих ввдетаней í истначного збйьшейпй вщегаш мЬк частниками. Одержано текож залежшеть eneprii екснТошшх crailin вщ r.¡ Збщынення с, /ег веде до pociy eneprii обох ekCtttOHknx craiiiB- в ycix ротгаядуваннх крнсталах. Бнерпя. екенгойш «i/ibHÍiue' змгикгсться для кристалле з бшмними Д1елекгричнимн проникносГяМЙ. Проведал розрахунки показують, Л1о енерпя зв'язку екептошшх сгашв слабо зростас при зменшешн
Проведен! обчислення дали можливкпъ досл!дити екситоиш стали при наявносп олиор|Диого мапигного поля в шн'вЬах кристалу MoS;. BapiaijiflmiM методой розв'язано р'тняння Шред'шгсра дroí ls- i 2s- екенгонних стан'га. Як i на експсриментт, розгпядалйсь невелик! напруженосп мзгнтюго поля. Одержано, що коефппент «¡амагнгтногр зеуву S Пяййсй залежигь яй товн'нни
(рис.4). При млдих шачеинях 1- киефписй! 5 нриимас деяк! мпималыи значения, нк1 залсжагь шд екснтоипо! сери' га стану екетона. Зрос-пшня !. сиричнш ' збшьшенни дкшагншнчо зсуву I при нешшх значениях кмнцнн функци 8=311.) циходять на насичоння. ЧбуджениГ| ек'ситонний си;н характе-ризучлься супчво быМинм (на порядок) рооом кивфпщнта д1амаиншого Зíy'l¡y. Одержан! ретн.птн иоясшнтиъ пиуь »¡/иАт злшжшсно <.ърстьсп вщоиим М1Ж електроноч I урркою вщ юшпини плшкн I иопшспо узгоджл'югься з результатами роГп I 1-ванеа 1 >1пга.
I* "кчвсртчу индии дослщфуються сгани кнал частники и кг.анюинх ямах тришаропнх I аеросфукзур кашинрошлнимв
Розг.зядапьси ичеросистема, щи складао'Ы-я з плоско! нашвпроцщни-кони! И311 Г*К11 тошцнною Ь I д'юлек фнчною проникшспо !;, ню межусз ооидвох сгорш з и соб межени ми кр^нсгаламн з нроинкиосгями с, 1 е2. В шиши знаходн-тыя частника з зарядом, яка поляризуй гогеросия-сму, ствирмп'Чп далеко-/иючин потирал самодп ( Щг, I.)). Лчил.кодпоча часжна козе!¡пишу (\'(г,1.,)) сзворсною системою виажапься такого, що формус нескшченно глнбоку потешпапьну яму на межах пятки. Потешиал самоди, в якому (находиться заряджена частичка вибрано у внплии :
2сЬ ^
Де 5„=-—р=1,2..
р е » ер
Гамшътошан систем и матиме вигляд:
Й ^(7,1.) ^(г.и. 2т, 2тл дг?
Для розь'язку р1вняння Шредшгера внкорисговувався варщкщний метол, а також, при певнш модифжацп потешрапу, георш збурень. _ Розрахуиок спектру зарядженоУ частники в модели к'чгтак гумчих •.«.•редо-вищ (КС) внхонано для п'яти найнижчих р!вшв. Найбтылин ¡ик-рес ннклнкаг достпдження таких гетчюсисгем, в якчх тиелекфичш ироиикноеп контактуючих ссредовиид досить сильно В!'др1знясткся вщ проннкносп шлпкн. В довтьшй такп! систем! спектри заря/ив в модел1 (КС) кпн'юсно супию
пП-х./Х
- ID -
пшрпняються вщ спектру нескшченио глнбокоУ прянокугно» потенц(алыю1 ями (НГПГТЯ). Для систем» з шдштопхупальнимн з обох бою» потенциалами сам од»' днскретний спектр нездлежно ш'д товппипг гш1вкн, як i 8 модел) ИГППЯ, ¡снуе лише в области додапнх енергпЧ. J) системах, де с прнтягалышй ¡'ошллал лбо до 0д1йс'|, або до обох меж подщу при легших товщинах нлшш днскретний спектр KpiM облает» додатшх еиерпй мае деяке число pinnin у тд'?мшй облает». В обласп Е^О спектр вичвляегьея воднепоио/лбчпм л юнцевнм числом pinnm, кшьюсть яких збшыиуеться при збч»ьшенш топщннн плткн.
к
15 гсгеросисгеш з нрнтягальним потеишалом до обох границь птчпки залежжеть шд L снехгрузаряджено! частники мае, » основному ri жрнси, то i система прпгягзпням до одта меня. Однак наявшеть дрох поганнагтышх ям веде до того, то при певши товппнй L у вьн'анпй области енергш утворюють-ся /mi .групп енергетичпих plimio, ifio пов'язаш з яцшовщннни ямами. Тому, ЯКП10 д1елск гричгн нроникиосп середовшц блнзыа (аде не pinni за величиною), то в oPnacri 1-Х) угаорюсгься нопарппм тлпевоподШний спектр. Якшо ж npoHHKiiicTi. середовшц незначно n'mpi шясп.ся, то енергетнчнин спектр кваз»-часгнпкп хирактернзусться певною иесгабшьшстто, бо не-значна зчша jiieiitKT-ричних проникиостей середовищ сутгато iloro змппос, Така ситуация може виникати при експери ментальному досшджетн зразкчв типу AlAs/GaAs/AlAs.
Ртглянуто довтьну п'ягншарову те»сросгруктуру на1пппровщ»»ик1п. В наблиушнп дюлектричиого континууму одержано спектр об'емннх та .ртняпня дисперсн восьмого порядку для поверхневнх фошлнв, Вп значено вектори полярнзацн, що встгошлакт. поперхпевим Та оптичннм фонолам. Проведет розрахунки дали змо;у .отри.чагл оператор електрон-фононно!' в'нн mo/h'i для складно) плоско» гстерострукгури.
Для гетероегруктури тину AlAs'CiaAs/AIAs в наблпжешн слабкого слектрон-фогонного зв'ятку, при умов» то кваз»часпнжа з електронною иоляризшнпо RjafMojne через сили електроетатичного зображення, пнтначено енерпю перпшх п'яти нанннжчих енергетичних p'mniB i сфекгивну масу поляроиа основного сгану для рпннх ширин кваптово» ями. Одержано, що серед чотирьох поверхневнх фононних b'itok дв» аптисиметричш витки дають майже нульопий внееок. BiiiMiiinicr», вщ нуйя визначасгься м1жр»в1«,еок> шаемолню, яка дня дано» в'ггки с дуже малою. Виесок двох симегричних ваток шачно бшыинй. 11ричому серед двох симегричних одна з b'itok дае в сумарну енергш.» инесок зпзчьо менший за шшу. Таким чином, енерпя тсктром ризначаегься, ио-сул, лише одшао поверхневого оптнчною втгкою. Чменшення ширкни 'кнаигово» ями при великих L веде до того, що фононнь поправка
обмсжсних фоножв по абсолютш'й величиш чосгупово зменшуетъся, а поправка ловсрхиевих фоной in зросгаь Одержан! залежнЬс« енергй' корелгоють з iii.-jrioHi.'iiiiiMK фуикшошшьиими влаешвосгями поправок до ефектпвно) мдеп електроиа (рис.5). В нссок в ик> поправку також дають лише flei фоиошп biikh • -вика рбмокепих фоношв га о/и^ :i bítok спмсфичинх фоиоит. Огричаш речудь.агИ учгодауюпдн ч випюггами шшнх anropÍB f2|.
I I'мши рчдц! мрно&ячений тшченн*-» cKfiiioiiiins cianii! в начгоиких iuiiip,iipoBÍ;uiHKoiiiw н;нвка.\ (lllflll) та квангових ямах тришароиих напшнровдникових i егеросгруктур. Po.»m¡p квангово*! ями с близьким до parvea ексиюпя. Тому необхщнЬ дегальие врах>нация кожного виду взае чодп1.
Розпшную грншарон/ гетероенстему, яка угеорена рЬнимп ;mijo-тронннмн. нашвпрошдниками. Вважапься. що bíci, С нашяпрошлникш збнастьеяза напрямом з, нормаллю до иоверхонь. Для зарнджены частники, homímchoi в шнвку тов1цвною L з дк'-чектричнои» проник iihiri к|;,е1
рочя'язано ртняния Пуасона. 04q)>KaHa iiorciiniajii.na енерпя вза*модн елекгрона i доркн м1ж собою i з поляризаишними зарядами нрсдааплясться в нггегралыюиу вигляда i для boipoiimix середовшн переходил. у вшневшш фор«""ли робот (5).
• Для основного, 2s- ta 3s- чбуджених стаже екситона Ваньс-Мотта BüpiaiiÍHHiiM методом розв'язувалось рйвняння Шрсдшгсра. llpoGni функцн вибирались залежиимн вщ двох eapiatiifiiinx napaMerpiB при pi.iiiiix видах лотеншапш електрон-Д1рково1 та екснтоЛ-поверхнево! взасмодШ. Одержано, Шо зменшеиня товщини шпики веде спочатку до лшШнрТ залежиосчч енергй Б в}д , яка зумовлена розм'фйим квантуванням руху кваз!часгинок, a _hotím
спостер)гаггься вщхнлелням функцн Е-НО-') bi;¡ лшШно). Одержамий результат пояснюсгься залежшепо енергй зв'язку екситона ni;t товшини. Об^ислешш проводились доя шнвок рЬних крнслшнв ; WSc2, CuJ, AgJ та гетероструктур A!As/GaAs/ÁIAs i AISb/JnAs/AISb, як! доанджувались в екслсрименталышх роботах р1зннх авторш. Одержано яхчену, а в окремнх випртках" (рис.6) i непогаиу к'шькгсну збЫсшсть теорй та.,експеричипу (Консадор!, Фр|ндт).
Вивчався також при скшчеиних температурах ексиюииий сиекгр поглинания гшшкн або подвМно! гетероструктури нап'шпрошдннкчв, де враховувалась взаем ошя елеюрона та д!рки, що утворюють екситои, з поверхиевими та- об'емними оптнчними фононамн. При чьому викорнсто-вувався метод функцШГр1иа. Обчислення покачують, Шо внесок"'поверхневих
фононт для pbmix гегерослруктур як в дШспу, так i в уяану часам ну МО и актуальнШ облает! товщин мечтай, тж внесок об'емних фоиошв. Зсув ексигонпо! смути суттсво залежить ni,a шнриии квантовоУ ями. Зменшеиня шнрнни кваитово) ямн t.- супровоД/Куеться .збтьшенням внеску фоноино! тданяемн, яка зсупас. скситоттп iiík п довгохвидъову область спектру. Швширина екситочноУ смуги поглинаиня при цьому зростас. Пров'едеш отчисления дають ыожлнМсть зробити виеншнж, що врахування фононт в актуальны дня скспсрпмciny облаеп тгашнш дас ножливкть покраншти ¡(нжшеп. скспернменшлмшх i теорешчннх длпих,
В inpçтому.. родлЫГ дослшжутотьсч елсктронш та фочоши стан» в сфернчинх, iiyJü.Mipmix гстероструктурах (мкрокристалах).
Розгллдастгся мжрокристал сферм.чно» фор.мн з ращуеом т i Д!1Улекзрнчною прониклгаю с,, шо rioMÍuioDiH в матрншо з дклмггричною прогнозного п.,. Взасмодло зэряджеио! частники, що знаходнгьел зови} або всерсдиш мисрокристалу сфернчжч формм можна представит через енлн електростаtwiiihx зобряжень. Потешная електрон-пояертм.-во! нзле модн H,, (г) в обох виплдаах «иражасться через ппергеометрнчну функции. /(ля s-cranie частники, пю знаходитьел зовш' кристалу, варшпйним методом розв'язано р1вняш1я Шредшгера. Дискретнин спектр кваичаслилкн внникае лише у випадку, коли погенщ'ал Ue(r) вщ'емпий i Частника притягапъся до поверхш ма'рокристалу. Цей випадок реалгзуегься при yMOBt, то г, > п.. Tcfli в облаеэт П<0 виникають зи'язаш s-сгани Гчля iioBepxni мжрокристалу (рис.7). TaKÍ стаии виникають, коли poiMipn мжрокрнстшгу с бшмннми за величину критичного рздуса Величина критичного ра/нуса'инзпачатся фгзлчното умовою piBiiocíi cepwiiiuoto значения кшетнчно/ та noreiiHianbiioï enepriï ejivKTpotia. Тому вона заложить не лише вщ фЫгжих' параметры гегер(Ч-нс)сми. але ¡i в(д квантового числа п. Для збуджемих ста и i в середнс значения noTcimiajíuioi eiiepriï с кскшим, го росте при збшынешй числа п. Коли розм1ри »икрокристалу с ме/шшмл за радиус то бшя новерхш не внникае зп'я иших стаnis. ЗГчлынения радиуса веде до tojo, mo при п> n¡,: вшшкас о/цгн т'ягаинй сын. Слиш!!! стан icnyc до тих nip, поки а< i лише при <т > af :- шшикай.також i другий зв'яза«;»"! стан i т.д..
Для внутрниньо! задач! розглянуто • випадкн притягальпогэ та Е>дшктхулальнош , нотенщатв. Р|'вняння ШреД!нтера розв'язано для основного i перших збудженнх стант заряджепоУ частики (ел'жтрона). .
Одержано залежшеть enepriï кваз!часгинкн ддя додатнього та bí/i'i мног) HoreimiaiiiB в1д pafliyea «¡крокрисгалу. Показано, що збшьшення a и оГмгасз ¡ малих paniycÍB веде до рпкого змешпення еиергн сгант. Для кожной'
-22E, icnyc критична величина at¡ бшыке як-oro { i >аг) сиерпя кваз1частинки ста вщ'смною. При подалыпому чбшьшеит а еиерпя доеягае мшшалышг зиачення Л'., а дал i новшьно л'лльшупься асимптошчно наближан>ч1>сь д В1ДППВ1ДН01 вели чили для плоско/ ге| сросф>Х1урн. 1енування К„ поиенкктьс рЬною залежшето kïhcwhioï та нотенщально! eiit^iriï вщ paniyea шкро крнеталу,
' Дослцркено також фононинй спектр складно! чогирншаровоУ сферично! гегсросисгеми, якл недавно одержана i досль'ркупгъсл, зокрема, в |7). Г'ад1ус внутршшьо! ефери i ¡i, товншна одниï гшткн, що охотное ню сферу - bh а друпл, то охоцЛюе обидв! сферн - Ь;. Вея стлеиа поиидена к иаптпро-вцрпнеову крпгхалгшу матришо, Вважаггьея, то л с i сгредовшца е доелсктричними континуумами, hki лоляризуються. "держано, шо ик-рпя об'емних фоношв я шарах так а ж, як к íi i/iiiorti/iiihx мяслянлх крисчлллх, а enepi ¡я поверхневих фоиошв мпиачагп.ея ч дисперпино! о pírumhiih нюеюго поряд|;у мдносно со1: _ ' ^
сДДс, - eje}*" + (1 + 1 t И«е, -eii^+W + lJej f Л.,|я?"> де я/=а+6;, ûj ~ д + b¡ + .
Одержзне р!вняння в граничних виладках переходить в yei вщом! днснерсЛин р1вняння [2|. Досл1джувана rerepocticrcMa характеризупься инстьма поверхневнми фононними вгтками.
Проведен! обчисДення дахггь змо1у дослщнти вилив фомошкл шдснстеми на eiiacrpoinii' станн нашвпровщникового мнфокрнстплу, що ¿находиться в нашвпровшниковШ матриц!.
Розглядаеться електроТн, що взаемод1е з полем безшерцинкл поляризацн I з коливаннями кристал)чн?л гратки, зкзходячись всс-реднш сферично! о иано-крисгйла. Оператор Н,_/к електрон-фолошю! взаемоди в зображенш вгорин-ного хвашування матиме випляд:
Йе-рЬ = 2 'Vn,!,!!!, "11,1,гп,(ЬиШ. +
о,1,Ш| Ulm
njíjmi VnJ тг/ i 1 га
Енерпю епекгрошв, що взаемодають з фононами i поверхнею см)рокрлсталу, розрахрвано для випадку коли рад1ус миерокристалу доешь малин, \ж шо
енерпсю м1жр1внеио| взасмомодн через фонопи иожназнехтуватив пор1Внянш з р1знииею енерпй м1ж цими ролями.
Конкрстннй ршрахуиок енеклру електрона и нанокристад внконувався для (»¡ нш.ч моделей гетеросистомн,, Зокрема (рис. 8), для мжрокрисгалу СсЮи, що знлходшься н м-лтрши СЦ.Я (гаероенсизма С(1Яе/СЖ), а також длл геггеросислемя ОЛЗ/ОаЛБ. 1исрцн1на полярташя суттево внлнвае на спектр слсктрона. ВзагмодЫ з фононамн, кр1м ролнеплення ршнш з 0, веди до довгохшшьового зеуву незалежно В1Д типу гетероеисгеми. 11 станах з /=0 ияектро!» взасмостс лншез ЬО-фононами, а в «апах з /*() - як з ЬО,так 1 з ЯО-фононами, Практично при ветх значениях радиуса внееок ЬО-фоношв к 4-5 ран» пинан ни за внееок в енерпю КО-фонотв для ооидаох тишв гслеросистемн. Мри збьлылеиш р.тшуса иапокристалу абсолютна величина фононного доданку в енерг н вс1х ршшв зменшуел>си. Диний результат можна пояенши збшыиенням елсктрон-фононно1 нзасмодн при змеишенш розмфу шкрокрпешлу. Для пчеросисгечн з впштовхуваш.ннм нотенщалом (Сс13е/СЧ15) одержано, то збшьшення- кнангових чисел супроводжустьсч зменшенним фононного пиеску.
Ociicmiii pciyjibfarii i висновкн.
1. Встаноплсно, ню за рахунок изасмодп екентона з поверхнями шлвки, змен-шення и розм ipiB веде до зеуву seix екентонних егг-йа в короткохвильову частику спектру тип силышне, чнм воин нише. Окситон-фопоннз та екситон-домникопа взасмодп викликаюгь зеув зворотного або того ж иан^ямку, який по величиш може бути, або меншмй, або того ж порядку, ню i перший, ал с не нерелищуг iioro. Тому в залежносп вщ парамегтрт кристалу екентонпий «¡к може зсуватись в короткохвильову • частицу снек||1у або ж залшнатись практично фпгсозаним. Обняла napiaiirn еносгерпакпься на екеперниенп.
2. Показано, що якпю розм1ри шнвкн Menmi за половину довжпни еиектро-Maniiinoi .vßiiii, що поглинааься, то з^еншення товщини веде до змеиннпня величшш коефииента екенгонного поглинання. Якшо розшрн н;й!?ки бшыш АЛ, то через розм1рне квантувания коефннент поглинання оенняюе Ji. збтьшенням товщини. Коли товщйна значнэ псретитус ДОВЖИПу ХИНЛ! - ОСЦИ.1ЯШ1 лрнпиияються.
i. Iill>l!>;iau IK MOIHHUIlHa ЗаЛСЖИКЛЬ 3aiyx.lllllíl СКСИПШНОГО criану ВГЦТОВЩИ-нн, яка виклиганл lluro in.u m<>.i¡(k> i unni'JiiHMti филонами i члряджопими
ДОМ1ШКЛМИ kyJlOlli'ÍCI.KOI O niliv В тому ВИН.ШК'у, КОЛИ piYIMlpH ШНВКН бшЬНП
pa,'livi\i iKciiio/u, a.ie ысиип доииснш! i лгегроч,!'nmiói jaiiiiü. Ilcpio/i ощпцяпш нас *.ipui .cpnv величину порядку „иоляри ¡ацштчо pa,';iyca enmona. Huacui/uiK тою. 1110 «нцшыш' тщ'ячат ч poiMipmiu и>,ии>-1'анпяч, то воин ч.пухакт, iijmi нч.чынсшн lountimii iiiiíbui.
4. Дли електрона в пкверхиевому ciani, то отклепан хшгп.овом íAm.uici.i Флига-Хширда i inai модн i иокерыи-иими la иаиии.бмолпиш! .>óV хишмн ноляриlaniiiiiilMH фоионами ' ирдчуеашим вич «инк»-, д»о-. ipii'l' м'.лтих MpoiiccÍR мподом функ:пй Гртл я о m.i'u-no сперто, ефектшчп' масу ссрсдш число фонч/im у полярошюму счал i. Покашо. шо ш параметр« поляроиа шнежаи, bíji Koiiciaiint слспрон-фоиошкч nsai моцп ia середныи ni/ir>aní t'rifkrpoiia до меж! mvUJiy
5. ЧГчлмненнн конпанти електрон-фонти вза<.модм виклмка< .чропаиия ciicprii чв'ячку иоверхневого иоляроиа, /¡oro ефсстивно!' масн та середнього числа фоношн и иоляроиному спин. Зкчинлсшм шачеш. ndpSMerpm, як! олержаш методом ФГ га мен>дом JUIII дало можлпй^сть тчаноимчи pojiacrb частосовиогп рпних наближснь для m.icohoiо онера ыра.
6. 'Заясжшсть eiieprii, ефсктивно1 маси поверхпевого поляроиа та ссредлъого числа фономш в поляроиному ciatii н!д вщсгат ктснчаспшки до mckí
. нодшу мае немонотонннй характер.
7. Покачано, Що вчасмод^я ч поверхневими оптнчними фононами при Судь-яких a i i', приводить .до ¡снування зв'язаиого елекчронфононжчо стан,. Зв'язуваиня електрона j.шпичннм ofi'tuimu фонолой можливе лнш^ при певчих консташах електрон-фоноиного зв'ячку ¡ иевиих тчдетанях.снекг-ронадо новерхш. ;
8. Встановлено залежшеть енерliií, ефекншы шел та серр^нього числа • фоношн в поляронному ciani nirt наиружеиосм магниного ноля. Покачано,
шо збшмнення напруженоеп магнтюм ноля »еде до pociy cmprii k'hikv 1,апнтополяронз та Гюго сфсктнвноУ маси 4
9. Одержано залежшсть енергн електрона в сильному магштному пол! т.ч хвильоврго вектора. Показано, що ¡ч эйлылавым хвильового вектпрц закон диспсрен сутпво ВщрЬнясться вщ лараболшного. Для кош.ргтних констант елсктрон-фононно! взасмодн визначепо чначення хтин.ових векторт, шо вцшов1дають гчбридппм (<-v>-0.5) та зь'язлинм'( v>-(; oía нам електрон-фононноУ (исгеми.
-2510. Для iipoeioi натвпровиишково» i егероаруюури визначено зашгкшсгь eiiepni' мапитонолярона вш ианруженосп магштного ноля та Д1електрич1>01 iipoiiiiKiiocri зовшшиього середовища.
11. На ocir.iiii po-iB'inky pi зияния П.1(»«григсра eapiaiiilimiM методом визначсно eiieprii основного га збудаеного сташи ci-стона Наньг-Мотта для проспи рекроеарукгурн нацишров;дникт з иршнгалынш потенцптои KB.vii4.v-пшок до меж» по/мну. Для конкрепшх крнспинв одержано залежносп eiiepri'i та середньо) iil.u'iaiii до меж! подкпу шд вщношения д1еяектричннх пронш ностей нашвнрчньшнка i зовнниш.ою серцдовнща.
12. Достджено залежшсн. коефирииа ¿намапитного зсуву вщ товшшш HainunpoBi.HHHKOBOl шннкн. Проведено жтанлешш одержаннх для основного га збуджспого екситонних crania ре;ультатш з сксперпмеигом. Одержано ямсиу >.н оД/Kenieib икспсрнмсизалмшх гатсорегичлнх даких.
IAОгрпмано enopi.чичннй снекгр заряджежн квапчасгапки в ipnuiapoiiiii гегерос-груктур! для ipi.ox вшпч по rami.lain самодп. Показано, що у випадку нритяглнпи чал инки до -ооох меж енсргсчич/пш спектр с иесмйкпм, як1ио дк-лек1 рнчш проннкносн зовн'шпнх серодоимщ близил М1Ж собою. Цей ефекч можс иушво проявлягися в на niiKoeli фЬичних параметр:« рпннх гетероснстсм, шо дссшдасукпьси на сксисрнмчлт.
14.'¡найдено нолнризашшн коливання довшыин и'ятшнаропо! itnepo-счруклурн. Одержано вираш дая iieMopic. иолнризлцп, що шдповшзгогь pi жим инкам kojhibhhi., la дисперсшне ришяпня для иоверхневих фоиожв. Показано, що в н'ятишаровШ rerepocrpyKTypi може бугн до восьми вшж иоверхневих коливань,
15.Дое1Н;ы<1:но /тлив ueiiiiepiiiinioi ia ¡перщйшн поляраищш на епершо ква:ччае1И11кн ню щахо.чии.ся в ногежралинн ям1 icrepoeipyuiypn. Для вннадку cnafivoi слектрон-фонотк-ч взж.модп «изначсно парпкшьш внескн до поправок в енергш та ефектнвну иасу, як! зумовлеш взаемод1оо з обмеженими та поиерхневнмн опшчинми фононаин. Показано, (цо инсеки антиснм'лрнчнмх фононн' тначио мешш ча внеекн ннних liiioK. (Л.-ред днох инок шмсгричннх фоиошв одна з них е ^изначальною. Внесок обмежених фопоиш при змсшпенш тираниями зиепшусгься, а иоверхневих троепк .
16. Покачано, то коли гопщпна iia/rroiiKoi шлвки (L) стае порядку рад!уса екстона, го змеишення I. веде до (бшмишня енергй зв'язку екенгоча 1 lpoiiwieiii п»р1пнян1ш одерж.тих даких з ексиерименгалъннмн дня тпвок ni »них крнепш'в показали добру узгоджешегь теоретичннх га експери-менкун.ннх pc-Tvni.iaim.
17.Дослиоксно вплнь фоношю! гндешлемн па екситонш сгаин пошнйноУ ¡чясроструктури. Покачано, то для гсгерисгруктур. яю часто вивчаютьея експер'иметалыю. оснопнин вклад в енерпю га шиширину екснзонно! смугн попшнання вносить обмежеш onriniii фонолу. Одержано зачернеть cjicprii експгона vi,л к сщшт проложит о шару гегероструктурн.
18. BapiauHimiM методом, знайдено рот'язкн р1пмяинн Шрсдшгера дни s-inanm
t
• електрона. то "находиться в магрши i ирмзягаггься до поиерхш MiKpoKpucr.uiy. '{найдено залежшеп, енерги за середныл Bi/irrani кпазшастннкн до поверхш м!крокриеталу. Пок.г.ано, що для кожио? гегеросистеми iciivt мннмальне значения радта крисгану, кошг може ¡снунагн Ri,'HiOBi;nio лише один, дна i т.д. зв'язаш оани електрона.
19.Одержано дисисрайпе ¿нвняння для итначешш спектру подярл mnifmiix колипаць складно! сфернчио! чошршнароко!, crisopciio'i i експсриментально доапджувано) геи-росиетеми, Показано, то cueprii пбеминх тидовжтх та иоперечин.х фоножв в кожному mapi Taxi ж, як у втловгжих мнеивних кристалах. Hiicpi ii ниверхневнх фоношв внзначакчьо з лиснерсжного piBiiHHHM шосгого порядку.
20.Одержано оператор електрон-фононно! взач модн дл* тришаровоУ СфСрНЧНО! Иа!ИВНр0В1дНИК0В01 гсгсроснсгсми. В одпорпшевону 'НабЛНЖСфШ визначено поправку до enepiii кналчаепшки, Шо знаходшься нссредшл кристалу i зумовлена елекфон-фоиошюю взасмо/рею. Фононпа система змпиуг вс) p)Bni електрона в область.менших снергш. Встанивлено. iijo у винадку притягалыюго до поверхш поз (.-шпалу енерпя квалчаегш.ки с немонотонною функцкю ра;нуса мжрокристалу.
JliTepaiypa
1. Екимов А.И., Онущенко A.A. Квантовый размерный зффек! и трехмерных йнкрокристаллах полупроводников // Письма в >ЮТФ.- 1УН|.-з.Нв.б.-с.363-366.
2. Покатшхов Е.П., Фомин G.M., Берил С.И. Колебательные возбуждения, поляроны и экситоны в многослойных системах н mepXy реиндках.-Кишинев: Штиинца.-1990.-278с. .
3. Эуев В.Л., Корбутяк Д.В., Лнтовченко В.Г. Наблюдение сурфоноп в спектрах поверхностной фотолмм нн нспеПсии (OaAs)//J 1исьма в ЖТЯ'Ф-1974. т.20,в.1..с.З-7.
-274. Пиану К.., Zliu U.-I'., and Тане H. Microscopic Theory of Opiie-Phoium
Rani.ui Scattering in QuanUipi-Well Kysiems//Phys.Rev.B.-l99U.v.4l,-iNfc9,-p
5. KcTiuui Jl.B; Кулоиопское взлнмодейепше в гонких пленках полупро-ihi.ihifkob и полуметаллов,/Письма п /10..>ТФ.-1979.-1т.29,в.11.-c.7I6-719.
6. Klein М.С.,Milche Г..1?юч<1 D. ami Mvi/;mis Ima- dependence of ekxlioii-phowm coupling in ч'шю-чнккЧог naiuxptieresfnie ease »>Г i'dS.'/Phys.Rev.iV-199п.л'.42,.Г.Ш.-р.11123 11132.
7. Sciiums D.. Mew-; a.. Kycliaiiilcr ¿V.. and Weller II. OuaiUum-doi <|uantum well
Cd»HgS<OdS: rhwrv and vx)4-rimeiu 4 nivs.llcv.IV-l994.-IJ. v.4y.f3»24.-P.I70TM7078. .
8..Ткач H.f3. Система точных уравнении ятя миеового операюра кназн-чает л. П1анмод.:неп>.ио1ц11х с фоноиамн/ГГM|l'.-:,'84.-i.M.NJ.-e.'lU0-4(JÜ.
Ocnomii результат отб.пковаш в тегушми pnfioiax:
1. Боичук H.H., Инцовцч В.М.,Ткач H.H. Экеисон ВаньеMona и полупроводниковой шижквЛ'ФЖ.-Р>78.-г.23,№(>.-о И(>">-1170..
2. Бойчук В.М..Нипович В.М.Гкач H.H. О папмтенетрш: життпа В.шье-Мога с поверхностями цод> нроводниковоГ пленки vi 'ссп. мсич.' i<> м . 3. "Физическая ллеК!роника".- t979.-t .19,0.522-527.
Бойчук П.И..Нинопич В.М.Л кач J1.IV Оксиюнное шчлощенпе свеча топкой плснктчХ'Ф I I -l'W) -T.2:.№V-e.(i'W.7(i3. I.. Ьойчук В.И,,1 Ьшевич И.М.,Ткач H.Ii. I'о;ффшш1Т[| жеигонцого нщлощения e'veia нленкойЛ'ФЖ.-I950.-I .?51fi!4.-c.557-S<>3.
Iloii ivK В.И,. Ииповнч 1! М, 'Гкзч 11.Р. Зависимое!!, величины максимума •.»kenrohiloil полосы пог.чпчц31?|я полупроводниковой или л'и ог толщины'/ ФТ)!. iv"!'!. 1.! tJW.-c.k'! | |61< (>. Боичук lVU..IHvi?i: MX", 7>uepi ия примесной полуирободпиковеч пленкн/.'
УФЖ.-19о'1.-т.29 ,N;>3.-г у,7. 7. Бойчук- Н.И.,Ткач Н.В..1Ну;и: М.О. Перенормировка енеюра jkciitohob их взанчо.тдтТ-гаием с фонолами в полупроводниковом пленке, при низких tcMiiopai'vpax// УФЖ.-19Х4.-1.29,№11.-C.I7I3-I7I6.
о
!>. Бои лис !1.11..!)илы1и \iiii 11.П,' 'Kciuon Ванье-Мопп в пленках полупроводников проинч>лмюм толщины.'! Ниеетия вузов.<1чплка.-199(1.-№Н).е.110-117. 9. Боичук Ш.Ылнпськпй 1.1!. '¡апежшечь encptii екситона "Ианьг-Мртта тмд товщини наптироиишиково! шнто1.7УФЖ.-1990. т.35,№2,е.293-296.
1(1. Ьончук. В.ГДчлииськнн I.B. Biuuiß сил слектриоатичних зображепь и: екситоииин en«inp тонких п]нтж/Л'Ф)К.-1090.-тЛх№10:с,К4-170.
П . Войчук U.!.,Cn\ciis Н.1,,1>ц1ииськ»т J.B. Оснрвимй пан екситона Ванм-Мотга г. tcckiü атпотроНиШ &лн.чп''УФЖ.-19!>1.-1 .3'vM>2.e.l7?-180.
12.Т>ч»1?чук П.П.. Сикнп Ii.И, Оснишюс л-ацониоо сосюянпе и диамагнитный сдвиг клеш.и кристалла \УЗо.,;У«1>ТТ.-1992.-г.Л4>41,с.215-218.
I 3.БоЛчук 13.13 . I ампрчнк А.Т.,Па.чюк Р.11.Д'гасив ! 1,М.Экппон Впнъе-Мотга в тонкой плелкс ашгюгропною полупроводника. '/Препринт ИФКС АН Украипы.-1992.-Тч;91-7р.-Лизд^ЛУ92.4<;с.
Ii.Fbkhuk V.l., Bibiisky I.V. Bound 1-neigy of l'ic Yv'aimer l'ixciton in Similar Hs-tcrogcne«,-:' J vuble Structures. I J'bys.Siai.Solidi.-»992.-v.I?4.MI .-p. 463-470.
15.'ощшкт.кий 1.13., Бсйчук В.1., Ткач M B. Нлектронно-колшпй ¡нгерфейсш сг-.ши проегоТ гешроогруктурц нлйвиротдникт./'/У'ЮК.-t993.-r.38,N7.-c.ll!57-l<V»2.
16 Б'*нчук В.J., I)iju!ii'T Kiiii I.D. Оспошит пан екптчт Вапьс-Мопа втонкш тнвцУ/Фглгша елекrpouuea.-1992. и.И'.-е.-'У 53.
t7.|joii4\'K В.1., Пачюк P.I. Пилив оСмежспп;; шпичпих финиши на екситошн пани ппваитовш ямтУФЖ.-1994.-1.39.Ы2.-с.212-215
1У. ЫчпчпкчН !.R, Бончук B.I. Вллнп оппмпшх фопонт на iincrp^iciiciii слали «гасIрок цгрковеч споемИ.//УФЖ.-1'J'Jl -i.39.N4.-c.44?.450.
Г' ПюГнук В.1., Палок P.I. Ексиишш сгани в кианговЫ чиi подвпшоУ 1 екросгруктури ишмвиров!диикпу7УФЖ.-1994,-т39,Ш,-с.й78-881.
2И.))ойчук В.П., Внлыпсгнй И.О. Исследование интерфейсных пеляронных состояний проси off гегероргруктуры полупрог-одитоп /.'ФТТ.-1995.-Г!37, в.З.-с. 1016-102».
?l ИЫ'гпк В.И , Воичехняекая О.Н., Головамкий H.A., Ткач П.В. Спектр ?аря-тчичгччетины .я тонкой полупроводниковой пленке, контактирукнцей <■ массивными кристаллами произвольных пронкцасмостей. /.'<!> ГГ.-1У>5,-i.3".-n.:v'-c.8iH.87l. •
<2 Гойчук B.I., Ковальчук C.W. Екситоши стали ишивпроьщпикчв на межах нол1чу./Л'<1>Я<:.-1995.-т.40.-М6.-с,587-590.
23.1>ойчук Ii i. Основпий стан екситона Ваиьс-Могк» подвишен гегеросгрук-гурн з вупи юв.хувально-притя! алышм. потепшалом ciui cjickipotiaiu iaiix^ r |,чоЬраж<. 111. .//У' 1>Ж,-1995. - r.41).-N 6.-c.582-5S(;.
"M.I.fcavh M.V.. IV'ichwk V.l., Holovatsky V.A., Voitsekhivska O.M. Hieritot«-ThonoH '.'raus in Spherical Helerosystems. /'PnpiirU I' "MC NAS ol' Ukraine.-E .-I .vu-l995,-24p. - \
IjMiriJK' !UI. TfOpiHI BlllllMOJU'iiciniDI Mia lll'lac lllll с фоИОНННН В СИ |lal!iru-llllt,lt KmK'l-I.UVItlKIIX (W'I1'W\.
Дисте^ицнн на о>нсь а;<и<* ученой (Т«?Ц|"нн док юра фи тко-чаи'чаигич ких на;,к И" омшачыюенг О' 'Я.И) фюнка полупроводников и дтлектрпкон: Черноиши.'ий гос\ дарспичшый унтчрстот. Чс))Нопиы, I'.''>'». '¡аштнаынл 2J 1ППЧ1Н1.' работм. (Ч'.'и рл.-.чнте нослелоиание и)й1|м »локфонон. .кетонок, ф|-чк>4'"1 )>. юнкч*. с'н'рхюшсих пленках, ч 1нч основных плоских и сферических гетер»кчру1лурлх. Иссяедор.аио глнчнле фопоиоп, примесей на чкчнн.лнмй снектр и юнкнх пленках мри начнчнн рашерпот квашонанич •кешмноп. Изучено влияние тчорхпосгных и ограниченных (иолсм| раничен-ных) огненных оптических Фопонор па члекфонньи? и «копрнчыс споо-лли двухслойной и ф<-:;слоГн1иП i етеросфуктур:1 при ннлнчнн п г, оилкчвни однородного мапшпюго iiojW. Исследовано мекгрРниыс соспчиши tttiwpn н вне сферическою микрокриегал.ча при учегс П1крынчШ"Ч л йе.иик-ршюиной но'1ирн-:л1ПЙ. Получен спектр поляризационных фононор чеп ipe\e:i,4'in"ii сферической leiepociicTeMi.i.'
Boielnili V.l.The-ory nf (lie inlt-raelion оГ (|iiasip;uliel'^ uitli plioiions ¡ц >чпПтч1 crystalline systems.
'Ihesi.s vii search <>/ the scientific d cfree of doci'u ' {\'i>and in u/taiia; al sciences, speciality ill.Shi. 10 - plivsies оГ scinicomliiitori ami dklectiic: Glicniiu Stale Uimersiiy, Cliermtsi, I99S.
.M scientific work.«, v.liicb contain the investigateл ol the spc<triini ol' vlcctrons, ev.ifur■■, phonoiv; in thin lilnv- ami siiperiliin >>ne; in m.inv kiyet plane ami spherical lut'ToMiyi.tiin-! are presented Гиг defence-. The iniuiciKC o/' pliotions, impurities on ex'.itoii spt'inim in thin lilms in the presence of ikinention (|lianuiin ol evtiion motion The шПнет-е оГмчеМ'юеДш! confined fsemk oHlined) с,Miv;il phonom on i Uvi.tvn and ext'trii state o| tv.o- ami three hnit. heteresiiHcture in the ргсздк'е anil alvi.no: of nnifoiniapiKtU field. flection stalo- innde'aiid outsit' • bplicrital raicTocrysla! Willi lakin iiiin .uonnt (he inertia! nul unmertial polatv.-.Kixis ate ¡nvenltiM'ed The cptclimn "I pol.mzable plion^ns ol f"i4-layer splinical hetetosy c,.t i". i" obfiined.
К'лтчовг ivtc-вя: теория -засиодн кванчмтпнек, гонка i надгонка нашвпррвщ-пикова плтка. багатофоношй шртуалый ироцесн, плоска i сферична reicpo-егруктурн, noBcfixncBi та обмелеем об'емш фопони, - кяантова яма, нанокриепш, мжрокрпелал.
-0.5
1 2 а 4
г.о
1' 2-
4' . 3'
^.—1——1-----1—__
4.5
Е
Рис.1. За.чо:ш1стт. енерШ основного стану (еуцгльн! крив!) та збудшюго (штрихов! крив!) дли р1зяих por.Hi.nmbc свридовт: 1.1 '-е,=8г---7; 2,2'-с1*бг-5; 3,3'-ед=£г=3; 4.4'-е1=ея=- ■
0.10
'Ч
0.05
0.00
а)------------------
Рис .Я. Запожнтсть >?=л?{и) домйшково! .ГНП криотаду Сч^о при ыэ«Ю. т-£оок длт р;зних концентраЩй слабо екрановяних домиюкп-р-о; ?.. - з - 1 о1Рск*э;4-р=<1 г. 1 о,всм"э;2-р о'^см 3;
I 25
0.50
-0 Г
-1.00
~дг
о' /-
а
3'
V .______
1"
_ I___
m
3"
Рис.з ЗапежнХсть
а -------
у m (крив!
¡^ (крив1 1",2",3"),
<rv>(i;pnBi 1 ' ,2 ' ,3' )• в!д а при £=о,з,якши електрон взаемод з поверхневими Фононзмм (крив! 3,3',3"\ елоктроп взаемод з обмоюэними .об'омними фонолами (крчиД 2.2',2"), * взаемод!в з ооидвомч м<-дпми (крив! 1,1 ' .".")•
30
1 ,2,3),
1 е лише le лишэ лпктрон
2
''о »*"" :з " .........' "о J»""
Рис.'/.3злежн!сть sA(iJ)*io~",<5Bírer:t i 5в(ь)хЮ""оВ(Гс)~гПв-стан>
■
0.04
0.02
0.00
Рис.5. Залекн1сть Дшц (крива 1), ДпГц (крива <"),Дт(|-IАт^ (крива 3)
3.00
я
ч
м
2.98
2 Я«
12.94
2.92
-Г"—т---г---1---Г ■
\
\+ \
__«_1_!—I_I—i_.i_.-i—1—1-—I—1—1 -
30
70 110 160 190 230
и л -----------------
Рис 6 Ячдшш 1 сть янпргИ Е(Ь) екситонэ в.1л товвдни п.н1вки:
оуиШна - теоретична крика; з1рпчта - дчЩ- вксперимеиту: штрил'-в:* - розц1р№ квантуванпя.
а------------------<—
Рис.7. ЗалемИсть ;pepri:ï локалтзгщН електроня. в\л paaiyc-i М1крокриСТЗЛУ ("ЗОШП'ШгЙ" КИПдДОК) ДЛЯ Е^-г.25, КрП1! i 1,1' вз.дпов1дпють г.г'-е^'.Гч- 3,3'- s.-io;
'1 .....I 1 „ .. I .1___. !----1___1---L______i---1-----i------1___1__
O ;?IM) 400 ' fíflO flOO 1000 1200
a (A) ------------------
Рио.8. rvwPwríoTb rowpri ¥• ел^ктронч пЛл pa/iíyca -мШрокриотэлу
длл l-oTf.jKJcncTOM OJS/nnAf без прлху вгшпя штрихов! KpUPL) i 3 прпхугпппяад fc\vniJH-riñ iqmplNMwiln для ptrnrox стян!в 1.1 1=0;
?.,?.'-n -0,Ы ; 3,3' -n ; 1,7 - Ó ; 4. *'-n =»í ,1 -1 ; r> ,r> '--n -1. b? ; ■
