Характеристика механізмів спін-залежної рекомбінації в напівпровідниках через локалізовані електронні пари та через збуджені триплетні стани точкових дефектів. Врахування надтонкого поля в квантовій теорії електрично детектованого магнітного резонансу.
При низкой оригинальности работы "Квантово-механічна теорія спін-залежної рекомбінації в напівпровідниках", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Електронні переходи за участю таких станів відіграють важливу роль, як в фізичних процесах, які відбуваються в напівпровідникових приладах, так і в низці явищ, які мають фундаментальне наукове значення. В реальних напівпровідниках та напівпровідникових приладах одночасно можуть відбуватися електронні переходи декількох типів: прямі міжзонні, міжзонні за участю домішок, переходи між локалізованими станами в забороненій зоні. Якщо під дією зовнішнього впливу (наприклад, постійного чи змінного магнітного поля або поляризованого оптичного опромінення) змінюється спіновий стан нерівноважних носіїв заряду, то змінюється також і швидкість їх рекомбінації та, відповідно, провідність зразка. Спін-залежний доданок до сумарної швидкості рекомбінації за звичай знаходять шляхом вимірювання нерівноважної провідності у присутності квазістатичного та високочастотного магнітних полів: встановлюють певну частоту ВЧ поля, а потім повільно змінюють величину квазістатичного поля та реєструють зміну нерівноважної провідності за такого значення поля, яке відповідає електронному парамагнітному резонансу (ЕПР) у системі локалізованих станів. Більшість експериментів СЗР можуть бути віднесені на рахунок механізмів Каплана-Соломона-Мотта (КСМ) та спін-залежної рекомбінації через збуджені триплетні стани точкових дефектів.В розділі 1 проведено порівняльну характеристику існуючих механізмів СЗР і запропоновано загальну систему рівнянь для оператора густини електронної пари, яка може бути використана для математичного опису СЗР за всіма існуючими механізмами. Якщо СЗР йде через збуджені триплетні стани точкових дефектів, то обидва електрони пари локалізовані на одному центрі і спін-орбітальна взаємодія та спіновий обмін відіграють вирішальну роль. Існування двоелектронного стану на протязі акту рекомбінації дозволяє побудувати теорію цих механізмів СЗР, спираючись на загальне рівняння для руху оператора густини, записане в просторі спінів двоелектронної системи. Специфіка того чи іншого механізму спін-залежної рекомбінації враховується відповідним вибором гамільтоніану електронної пари та добірки кінетичних коефіцієнтів феноменологічних доданків в правій частини рівняння руху оператора густини. Ця теорія базується на загальних рівняннях для оператора густини електронної пари, які введені в розділі 1.Теорія спін-залежної рекомбінації, побудована на основі рівнянь для оператора густини, дозволила вперше провести кількісний розрахунок основних характеристик цього фізичного явища в усьому діапазоні зовнішніх магнітних полів і досягти збіжності теоретичних та експериментальних результатів.
План
Короткий зміст роботи
Вывод
1. Теорія спін-залежної рекомбінації, побудована на основі рівнянь для оператора густини, дозволила вперше провести кількісний розрахунок основних характеристик цього фізичного явища в усьому діапазоні зовнішніх магнітних полів і досягти збіжності теоретичних та експериментальних результатів.
2. Квантово-механічна теорія СЗР дозволила врахувати можливість рекомбінації як через синглетні, так і через триплетні стани електронних пар, локалізованих на глибоких рівнях в забороненій зоні напівпровідника. Завдяки цьому в дисертації вперше показано, що рекомбінацію за механізмом Каплана-Соломона-Мотта, з одного боку, та рекомбінацію через збуджені триплетні стани, з іншого, слід розглядати як граничні випадки загального фізичного процесу. Більш того, цілком ймовірним є проміжний випадок, коли працюють обидва вказані механізми.
3. Кожен механізм спін-залежної рекомбінації за участю двоелектронних станів описується розвинутою в дисертації теорією, коли належним чином обрано спіновий гамільтоніан та кінетичні коефіцієнти, які характеризують процеси генерації та розпаду двоелектронних станів: - у випадку спін-залежної рекомбінації за механізмом Каплана-Соломона-Мотта обмінна взаємодія між електронами пари мала, тому в спіновому гамільтоніані досить врахувати зеєманівський доданок та енергію надтонкої взаємодії електронних спінів зі спінами ядер;
- в разі рекомбінації через збуджені триплетні стани спін-орбітальна взаємодія та спіновий обмін відіграють вирішальну роль, тому відповідними доданками в гамільтоніані знехтувати не можна.
4. Квантово-механічна теорія СЗР придатна для кількісної обробки реальних спектрів ЕДМР.
Список литературы
1. Barabanov A.V., Lvov V.A., Tretyak O.V. Complete theoretical analysis of Kaplan-Solomon-Mott mechanism of spin-dependent recombination in semiconductors // Phys. Rev. B. - 1996. - V. 54, № 4. - P.2571-2577.
2. Барабанов О.В., Львов В.А., Третяк О.В. Врахування надтонкого поля в квантовій теорії електрично детектованого магнітного резонансу // УФЖ. - 1997. - Т. 42, № 10. - С. 1238-1244.
3. Barabanov A.V., Lvov V.A., Tretyak O.V. About the Mechanisms of Spin-Dependent Recombination in Semiconductors // Phys. Stat. Sol. (b). - 1998. - V. 207, №2 - P.419-427.
4. Barabanov A.V., Lvov V.A., Tretyak O.V. Spin-Dependent Recombination: Influence of Weak Magnetic Fields // Proc. 23th Int. Conf. of Semicond. - Berlin. - 1996. - V.4. - P.2693-2696.
5. Barabanov A.V., Lvov V.A., Tretyak O.V. Rigorous consideration of spin-dependent recombination in semiconductors after Kaplan-Solomon-Mott. - Kiev: 1994. - 12 p. (Preprint of Bogolubov inst. for theoretical phys. ITP-93-68E).
6. Барабанов А.В., Львов В.А., Третяк О.В. Экспериментальное и теоретическое исследование спин-зависимой рекомбинации в полупроводниках // Тез. докладов на VII международном семинаре по физике магнитных явлений, Донецк, 22-28 мая 1994 г. - Донецк. - 1994. - С.55.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
