Дослідження загальних властивостей квантово-осциляційних явищ у модельних сполуках як у квазікласичному наближенні, так і в межах методу ефективної маси. Розробка основних дисперсійних співвідношень, що пов’язують енергію та хвильовий вектор носіїв.
Аннотация к работе
Останнім часом у провідних світових виданнях зявляється чимало публікацій, присвячених дослідженню структур без центра симетрії, у звязку з можливістю застосування останніх у спінотронних пристроях та в деяких схемах квантових обчислень. Це повязано в першу чергу з наявністю тонких рис зонного спектра носіїв струму таких обєктів, що виникають завдяки низькій симетрії кристалічної решітки. Таким чином, можна вважати актуальною постановку питання про вивчення впливу конкретної симетрії кристала на особливості його одночастинкових електронних спектрів. У результаті виникло деяке свавілля при використанні її для опису зонної структури як матеріалів із суттєво різною симетрією решітки, так і різних поліморфних модифікацій однієї сполуки. Звідси виникла необхідність ревізії й корегування моделі Боднара та побудови на основі узагальненої моделі теорії квантово-осциляційних явищ і електронних процесів поглинання (завдяки великій чутливості їх до деталей зонної структури кристалів) у вищезазначених матеріалах.У межах узагальненої зонної моделі Боднара отримано точне дисперсійне рівняння, яке коректно описує як ефекти непараболічності і анізотропії зон, так і коло явищ, повязаних з їх спіновим розщепленням. Запропоновано модифікацію узагальненої моделі Боднара, яка з одного боку, описується за допомогою порівняно невеликого набору констант, а з іншого - враховує всі ефекти, що виникають за рахунок конкретної симетрії кристалічних структур обєктів дослідження. Шляхом порівняння розрахованої на основі запропонованої моделі теоретичної кривої оптичного поглинання з експериментальними даними отримані уточнені оцінки зонних параметрів Знайдено, що у випадку вироджених напівпровідників з мультиплетною структурою валентної зони може виникати суттєве нетеплове розмиття особливостей типу “сходинок” на кривій фундаментального поглинання, обумовлене анізотропією спектру дірок та (або) електронів. У свою чергу, наявність спінового розщеплення зон має викликати розщеплення піків у модульованих оптичних спектрах поглинання. Вперше проведено оцінку констант другого порядку теорії збурень для Показано, що модель Боднара добре описує структуру спін-відщепленої зони і зони провідності, тоді як для коректного опису зони легких і важких дірок, внаслідок їх обмеженості за енергією, треба враховувати вплив більш віддалених зон.
Вывод
квазікласичний квантовий дисперсійний хвильовий
Викладені у роботі результати досліджень повністю вирішують поставлені в дисертації завдання. Таким чином, мету дисертаційного дослідження можна вважати досягнутою. Серед пріоритетних результатів, що виносяться на захист, принциповий характер мають наступні: 1. У межах узагальненої зонної моделі Боднара отримано точне дисперсійне рівняння, яке коректно описує як ефекти непараболічності і анізотропії зон, так і коло явищ, повязаних з їх спіновим розщепленням. Запропоновано модифікацію узагальненої моделі Боднара, яка з одного боку, описується за допомогою порівняно невеликого набору констант, а з іншого - враховує всі ефекти, що виникають за рахунок конкретної симетрії кристалічних структур обєктів дослідження.
2. Шляхом порівняння розрахованої на основі запропонованої моделі теоретичної кривої оптичного поглинання з експериментальними даними отримані уточнені оцінки зонних параметрів Знайдено, що у випадку вироджених напівпровідників з мультиплетною структурою валентної зони може виникати суттєве нетеплове розмиття особливостей типу “сходинок” на кривій фундаментального поглинання, обумовлене анізотропією спектру дірок та (або) електронів. У свою чергу, наявність спінового розщеплення зон має викликати розщеплення піків у модульованих оптичних спектрах поглинання.
3. Вперше проведено оцінку констант другого порядку теорії збурень для Показано, що модель Боднара добре описує структуру спін-відщепленої зони і зони провідності, тоді як для коректного опису зони легких і важких дірок, внаслідок їх обмеженості за енергією, треба враховувати вплив більш віддалених зон.
4. Теоретично досліджені особливості поглинання ультразвукових хвиль у вироджених одновісних напівпровідниках із лінійним по хвильовому вектору розщепленням спектру. Доведено існування критичного напрямку розповсюдження звуку, для якого коефіцієнт поглинання повинен мати, залежно від типу анізотропії поверхні Фермі, особливість типу мінімуму або точки зламу. Цей напрямок сильно залежить від параметра, що характеризує ступінь відхилення ПФ від еліпсоїдальної форми, зумовлену спіновим розщепленням енергетичних зон. Тому, визначивши експериментально значення критичного кута, можна дістати інформацію про величину такого розщеплення у зоні провідності. Також показано, що існування ліній параболічних точок на тороїдальних поверхнях Фермі може зумовлювати логарифмічне розходження коефіцієнту поглинання ультразвуку та підсилення особливостей Кона у фононних спектрах для певних напрямків і значень хвильового вектора фонону.
5. Уперше для обємних одновісних кристалів вирішена задача щодо визначення спектру носіїв струму зі знятим виродженням у похилому (стосовно головної осі кристалу) квантуючому магнітному полі. Досліджено вплив аномалій у спектрі на виникнення ефекту биття у квантових осциляціях в арсеніді кадмію та його твердих розчинах з цинком. Зясовано, що найбільш сприятливими умовами для спостереження биттів у вказаних сполуках є високі значення електронних концентрацій і малі кути між напрямком магнітного поля та головною віссю кристалу.
Список литературы
1. Datta S., Das B. Electronic analog of the electro-optic modulator // Appl. Phys. Lett. - 1990. - v. 56. - N 7. - P.665-667.
2. Bandyopadhyay S. Self-assembled nanoelectronic quantum computer based on the Rashba effect in quantum dots // Phys. Rev. B - 2000. - v. 61. - N 20. - P. 13813-13820.
3. Арсенид и фосфид кадмия / Радауцан С.И., Арушанов Э.К., Натепров А.Н., Чуйко Г.П. / Под ред. Радауцана С.И. - Кишинев: Штиинца, 1976. - 112 с.
4. Bodnar J. Structura pasmowa w poblizu // Proc. Nation. Conf. on the Phys. II-VI Compounds. Jaszowiec. Polska. - 1977. - Warszawa: Ed. PAN. - 1977. - P. 96-103.
5. Gelten M.J., van Es C.M., Blom F.A.P., Jonganeelen J.W.F. Optical verification of the valence band structures of cadmium arsenide // Sol. St. Commun.- 1980. - v. 33. - N. 8. - P. 833-836.