Самоузгоджені електрон-деформаційно-дифузійні ефекти в широкозонних напівпровідниках та гетеросистемах із самоорганізованими точковими дефектами - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Самоузгоджені електрон-деформаційно-дифузійні ефекти в широкозонних напівпровідниках та гетеросистемах із самоорганізованими точковими дефектами Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор, Пелещак Роман Михайлович, Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка, завідувач кафедри загальної фізики.Взаємодія точкових дефектів із самоузгодженим полем деформації, яке може виникати як за рахунок наявності цих дефектів, так і неоднорідності кристалічної системи (наприклад, гетеромежа), призводить до просторового перерозподілу дефектів і, при певних умовах, до утворення самоорганізованих дефектно-деформаційних структур [7] (кластерів і періодичних структур). Знаючи закономірності самоузгодженої зміни просторового розподілу самоорганізованих точкових дефектів, електронів та деформації кристалічної ґратки, можна прогнозовано керувати параметрами цих приладів. Зокрема, інформація про самоузгоджений просторовий перерозподіл точкових дефектів, електронів та параметра деформації кристалічної ґратки в напівпровідникових матеріалах є необхідною для розуміння проблем їх стійкості та деградації нанооптоелектронних приладів, що працюють в умовах інтенсивного опромінення. На сьогодні теоретичні дослідження самоузгодженого просторового перерозподілу точкових дефектів, деформації кристалічної ґратки та формування самоорганізованих дефектно-деформаційних структур були проведені в роботі [7] в межах пружного континууму без врахування електрон-деформаційної взаємодії, яка є суттєвою в напівпровідникових кристалах і в напружених гетеросистемах з високим ступенем заповнення зони провідності. Тому теоретичні дослідження самоузгоджених електрон-деформаційно-дифузійних ефектів є актуальними і представляють як науковий, так і практичний інтерес у плані створення p-n-структур на базі обємних напівпровідникових матеріалів і напружених гетеросистем із самоорганізованими точковими дефектами.У першому розділі дисертації аналізується стан досліджень характеру самоузгодженого деформаційно-дифузійного просторового перерозподілу точкових дефектів, деформації кристалічної ґратки, ефектів самоорганізації дефектно-деформаційних структур у напівпровідникових монокристалах і гетероструктурах та впливу електрон-деформаційної взаємодії на просторовий перерозподіл електронів провідності та точкових дефектів. У межах цієї моделі розраховано профіль розподілу точкових дефектів (міжвузлових атомів та вакансій) та параметра деформації ґратки у напружених епітаксійних шарах INAS, вирощених на підкладці GAAS; розкрито закономірності стаціонарного перерозподілу домішок у напружених тришарових гетероструктурах; досліджено вплив невідповідності параметрів ґраток контактуючих матеріалів та концентрації домішок на їх коефіцієнт дифузії у напруженій тришаровій гетероструктурі; розраховано стаціонарний профіль параметра деформації у напруженій тришаровій гетероструктурі GAAS/INXGA1-XAS/GAAS. Встановлено, що координатна залежність параметра деформації U(x) та концентраційний профіль Nd(x) розподілу міжвузлових атомів (вакансій) вздовж осі росту напруженого епітаксійного шару INAS мають немонотонний характер із мінімумами (максимумами), положення яких визначаються середньою концентрацією точкових дефектів Nd0. У третьому розділі дисертації в межах нелінійної деформаційно-дифузійної моделі з врахуванням електрон-деформаційної взаємодії побудовано теорію утворення n-n переходів та встановлено критерії їх виникнення в широкозонних напівпровідниках (GAAS, ZNTE, CDTE) із самоорганізованими дефектно-деформаційними структурами, досліджено вплив електрон-деформаційної взаємодії на параметр деформації напівпровідникового матеріалу GAAS із дефектно-деформаційними структурами легованого кремнієм, на формування n-n переходів у імплантованій домішками Si кристалічній матриці GAAS та розраховано електрон-деформаційну складову параметра деформації в імплантованій кремнієм кристалічній матриці GAAS. Гамільтоніан широкозонного напівпровідникового кристалу з точковими дефектами з врахуванням електрон-деформаційної взаємодії має вигляд [4*]: (1) де S - константа деформаційного потенціалу зони провідності; - фермі-оператори народження (знищення) електронів із спіном s у локалізованому стані Ваньє на вузлі і; - інтеграли переносу в зоні провідності в недеформованій ґратці; W0 - обєм елементарної комірки; r - густина середовища; cl - поздовжня швидкість звуку; - енергія кулонівської взаємодії між електронами; qd = KDW - потенціал деформації, де DW - зміна обєму кристалу одним дефектом, К - модуль всестороннього стиску; ld і l0 - характеристична довжина взаємодії дефектів з атомами кристалу та атомів один з одним, відповідно; a, b - константи пружного ангармонізму.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ