Енергетичні спектри та взаємодія квазічастинок у складних комбінованих наногетеросистемах - Автореферат

Тривалий час експериментатори і теоретики досліджували високосиметричні нанообєкти: сферичні квантові точки (КТ), циліндричні квантові дроти (КД), плоскі квантові плівки (КП). Висока симетрія квантоворозмірних систем дозволила в межах моделі ефективної маси та прямокутних потенціалів для електронів, дірок і екситонів, чи в моделі діелектричного континууму для фононів, розвивати теорію спектрів і взаємодій цих квазічастинок між собою. Для досягнення поставленої мети виконані такі завдання: 1) побудована теорія енергетичного спектру електрона, дірки і екситона у закритій комбінований наногетеросистемі, що складається з циліндричного КД, який під прямим кутом перетинає плоску квантову плівку-яму в зовнішньому середовищі; 2) досліджено еволюцію спектру та часів життя електронів, дірок і екситонів у комбінованих закрито-відкритих циліндричних наногетеросистемах у залежності від їх геометричних розмірів; 5) створено теорію перенормування спектру електрона, дірки та екситона взаємодією з обмеженими та інтерфейсними фононами шестигранної напівпровідникової квантової трубки.У вступі обґрунтовується актуальність теми дисертаційної роботи, формулюється мета та задачі дослідження, висвітлюється наукова новизна та практичне значення отриманих результатів; вказано відомості про апробацію роботи, публікації й особистий внесок дисертанта. У першому розділі виконано короткий огляд експериментальних та теоретичних робіт, у яких досліджувалися наносистеми різних просторових форм і будови. У другому розділі побудована теорія спектрів електронів, дірок і екситонів у трьох просторово-комбінованих наносистемах. а) Розглядається вміщена у зовнішнє середовище закрита наногетеросистема, яка складається з циліндричного напівпровідникового квантового дроту радіуса , що під прямим кутом перетинає плоску квантову плівку товщиною , утворюючи при цьому циліндричну квантову точку. Вважаючи, що справедливе наближення ефективної маси і прямокутних потенціалів для електрона і дірки, розвязується рівняння Шредінгера і отримується енергетичний спектр і хвильові функції обох квазічастинок. Показано, що положення резонансних рівнів квазічастинок (електронів, дірок, екситонів) слабо залежать від товщини антиточок, а часи життя зі збільшенням цих товщин зростають експоненційно.Щоб знайти енергетичний спектр екситона в ШЦКТ, у гамільтоніані системи, крім кінетичних і потенціальних енергій електрона і дірки, враховується кулонівський потенціал їх взаємодії з відомою величиною діелектричної проникливості. Маючи з попередньої задачі відомі розвязки сто совно руху електрона і дірки у площині перпендикулярній до аксіальної осі, та розглядаючи різницю потенціала електрон-діркової взаємодії і введеного варіаційного потенціала, як збурення, в результаті мінімізації за варіаційним параметром, отримується енергетичний спектр () екситона і його хвильові функції. Розрахунок спектрів електрона, дірки й екситона виконувався на прикладі експериментально дослідженої нанотрубки INAS/INP/INAS з відомими матеріальними параметрами. Величини зміщень перенормованих взаємодією з фононами основних енергетичних рівнів електрона () і дірки () визначаються як , (5) тому перенормоване взаємодією з фононами положення основного екситонного рівня (), отримане в адитивному наближенні, таке: (6) У дисертаційній роботі сформульовані і розвязані теоретичні задачі: а) за допомогою методу Бете побудовано теорію електронного, діркового та екситонного спектрів у шестигранних циліндричних квантових трубках; б) створено теорію електронних, діркових та екситонних квазістаціонарних спектрів циліндричних квантових точок, відкритих у квантові дроти та плівки; в) побудовано теорію перенормування резонансних електронних, діркових і екситонних станів взаємодією цих квазічастинок з фононами в шестигранних нанотрубках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ