Структура - подзона
Cтраница 1
Флишевые структуры подзоны формируют до четырех ярусов линейно-вытянутых надвинутых одна на другую складок. [1]
Рассчитанная таким образом структура подзон инверсионного л-канала в InSb оказалась в отличном согласии с такими экспериментально определенными параметрами, как энергетическое расстояние между подзонами и эффективная масса. Араи также оценил вероятность туннелирования из состояний инверсионного слоя в валентную зону в объеме полупроводника и показал, что для InSb она пренебрежимо мала. Спиновое расщепление, как и ожидалось, оказалось значительно меньше результата, получившегося в расчетах Окавы и Уемуры. Но даже и при столь тщательных вычислениях остается ряд проблем. Нет причин a priori отбирать из получающихся 56 уровней 14 с наибольшими энергиями, поскольку обычный вариационный принцип здесь уже непригоден. Выбранные базисные волновые функции представляются разумными для зоны проводимости, но не могут описывать состояния, соответствующие валентной зоне. Поэтому весьма сомнительно, чтобы указанные расчеты описывали изменение межзонных взаимодействий за счет поверхностного потенциала, которое в р-канапах на Si играло решающую роль. [2]
Лучший метод изучения структуры подзон заключается в наблюдении межподзонных оптических переходов. Действительно, значительные успехи, достигнутые в этой области, связаны именно со спектроскопическими измерениями. Однако в этом случае приходится рассматривать различные эффекты, которые могут сдвигать резонансную энергию относительно соответствующего энергетического расстояния между подзонами. [3]
Соответствующие теоретические расчеты структуры подзон приводят к результатам, неплохо согласующимся с экспериментом. [4]
В предыдущем параграфе обсуждалась структура подзон, полученная в рамках приближения Хартри. Это приближение справедливо при достаточно высоких концентрациях электронов, когда их средняя кинетическая энергия значительно превышает среднюю энергию их взаимодействия. Предполагается, что соответствующий вывод справедлив и для двумерных систем, поэтому использование приближения Хартри считается вполне обоснованным для описания двумерных систем в полупроводниках с узкой запрещенной зоной, таких, как InSb и InAs, характеризующихся малыми эффективными массами носителей и большими диэлектрическими проницаемостями. В этом случае важную роль могут играть такие многочастичные эффекты, как обмен и корреляция. [5]
Такой подход к определению структуры подзон альтернативен самосогласованным численным расчетам. Это приближение достаточно надежно, если волновые функции электронов в вышележащих подзонах заметно отличны от нуля далеко за пределами области, в которой потенциал инверсионного слоя наиболее сильный. Подобные методы применимы при решении задач, не требующих высокой точности. [6]
На рис. 39 схематически изображены структура подзон и уровни Ландау в наклонном магнитном поле, т.е. в поле, направление которого не совпадает с нормалью к поверхности. Из-за сдвига центра орбиты Ландау в - пространстве кроме основного перехода становятся возможными комбинированные межподзонио-циклотронные переходы. Наблюдались два связанных пика, расположенных симметрично относительно линии, удаленной от основного межподзонного перехода на расстояние, равное энергии расщепления уровней Ландау. [8]
Результаты теоретического и экспериментального исследования структуры подзон и оптических переходов в слоях пространственного заряда обсуждаются в гл. [9]
В работ ( 849) предложен упрощенный метод расчета структуры подзон, который дает связь между методом теории возмущений и формализмом функционала плотности. Авторы цитируемой работы ввели эффективный одночастичный потенциал И с ( г), подобный обменно-корреляционному потенциалу, используемому в формализме функционала плотности, и вычислили структуру подзон в приближении Хартри, рассматривая с ( г) как внешний потенциал. Взяв за основу найденные уровни энергии и волновые функции, они учли по теории возмущений обменный и корреляционный потенциалы и - V xc ( z) и вычислили сдвиги энергии в собственно-энергетической части. Эффективный потенциал У с ( г) определяется из условия минимума сдвига энергии в собственно-энергетической части для основной подзоны. [10]
Однако имеются две характерные особенности, являющиеся прямым следствием структуры дырочных подзон. Это связано с двукратным спиновым расщеплением каждого уровня Ландау. Поскольку величина расщепления Ландау значительно превосходит величину спинового расщепления, плато, связанные со снятием спинового вырождения, возникают при относительно более низких температурах. Как видно из рис. 1, в дырочной системе холловские плато с четными и нечетными номерами не отличаются друг от друга. Ширина и температурная зависимость плато при i 3 и плато при i - 2 и 4 аналогичны. Эта примечательная особенность связана со снятием спинового вырождения двумерного газа дырок на гетерогранице. Описанные измерения наряду с измерениями циклотронного резонанса позволяют непосредственно определить структуру дырочных подзон. [11]
Другой способ изучения влияния обменного и корреляционного взаимодействия на структуру подзон заключается в использовании метода функционала плотности. [12]
В обогащенном слое учет многочастичных эффектов даже качественно изменяет структуру подзон. Согласно приближению Хартри, только основная подзона локализована вблизи границы раздела, все остальные подзоны лежат в области квазннепрерывных состояний. Если же во внимание принимаются обменный и корреляционный эффекты, то в приповерхностной области локализуется и первая возбужденная подзона. Этот результат согласуется с результатами исследования межпод-зонного оптического поглощения [855, 856, 957], согласно которым в спектре поглощения наблюдается такая же узкая линия, как и при изучении инверсионного слоя. [13]
Изучение влияния магнитного поля дает возможность получить дополнительную информацию о структуре подзон, об эффекте деполяризации и поправках на локальное поле к нему. Если магнитное поле направлено вдоль оси у параллельно поверхности, то на электроны, движущиеся в противоположных направлениях вдоль оси х, действуют различные силы Лоренца, и структура подзон видоизменяется. Обычно в инверсионном слое радиус циклотронной орбиты ( 81 А в поле 100 кГс) намного превышает толщину инверсионного слоя, и магнитное поле можно рассматривать как малое возмущение. Если направление магнитного поля не совпадает с нормалью к поверхности, то перпендикулярная компонента поля квантует движение электрона параллельно поверхности: возникают дискретные уровни Ландау. Хотя параллельная компонента магнитного поля обычно слабо влияет на двумерные свойства, она может значительно изменить спектр межподзонных оптических переходов. [14]
В легированных КЯ ( в которых некоторые из электронных или дырочных подзон уже населены) структуру подзон можно наблюдать с помощью инфракрасного ( межподзонного) поглощения и рамановской спектроскопии. Эти процессы поглощения используются для изготовления инфракрасных приемников, подобных тем, в которых используются носители, связанные на примесях, в объемных материалах. Дополнительное преимущество КЯ заключается в том, что спектральный диапазон работы приемника легко изменять, изменяя ширину ямы. [15]
Страницы: 1 2 3