Теорія спектрів квазічастинок у масивних і квазідвовимірних напівпровідникових кристалічних структурах - Автореферат

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізикоматематичних наукРобота виконана на кафедрі теоретичної фізики Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича, Міністерство освіти і науки України. Науковий консультант: доктор фізикоматематичних наук, професор Ткач Микола Васильович, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, завідувач кафедри теоретичної фізики. НАН України, доктор фізикоматематичних наук, професор Блонський Іван Васильович, Інститут фізики НАН України, завідувач відділу фотонних процесів; доктор фізикоматематичних наук, професор Бойчук Василь Іванович, Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка, директор інституту фізики, математики та інформатики. Захист відбудеться 23 квітня 2010 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 76.051.01 при Чернівецькому національному університеті імені Юрія Федьковича за адресою: 58012, м.Сучасний стан і перспективи розвитку мікро і нанотехнологій характеризуються пошуком нових напівпровідникових матеріалів, здатних випромінювати у блакитно ультрафіолетовому діапазоні, на основі яких можна створювати повно-колірні дисплеї, джерела білого світла, що потребують малих енергетичних витрат, а також лазери, використання яких дозволить суттєво збільшити щільність запису інформації на оптичних дисках і роздільну здатність принтерів, зменшити розміри елементів мікросхем у процесі їх виготовлення методами фотолітографії. Тому розвиток теорії спектрів квазічастинок у таких структурах з урахуванням їх взаємодії між собою та із зовнішніми полями є актуальним завданням сучасної фізики напівпровідників, що свідчить про актуальність і перспективність досліджуваної проблеми, а також про те, що теорія спектрів квазічастинок у напівпровідникових структурах ще далека від завершеності. Дослідження, результати яких подані у дисертації, виконувались відповідно до програмам наукової діяльності кафедр оптики і спектроскопії та теоретичної фізики Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича у межах держбюджетних тем “Взаємодія світла з розсіюючими середовищами, кристалічними тілами, плівками і обєктами” (номер державної реєстрації 0199U001907), “Дослідження оптичних явищ в однорідних, дисперсійних та нелінійних середовищах” (номер державної реєстрації 0102U006606) та „Оптичні та динамічні характеристики комбінованих напівпровідникових наногетеросистем різної розмірності” (номер державної реєстрації 0107U001238). У процесі виконання першої з названих тем дисертантом здійснено теоретичні дослідження особливостей електронного й екситонного спектрів шаруватого напівпровідника PBI2, а другої - аналіз особливостей температурних змін екситонної смуги поглинання в результаті взаємодії з низькоенергетичними оптичними фононами і хвилями згину в шаруватих кристалах, умови реалізації у них поляризаційної та магнітооптичної бістабільності. У процесі виконання поставлених завдань використано: метод псевдопотенціалів для розрахунку зонного спектра, метод діелектричної функції (наближення лінійного відгуку) з використанням співвідношень КРАМЕРСАКРЬОНІҐА для визначення оптичних характеристик кристала; методи теорії груп і теорії кристалічного поля для визначення спектрів 3dдомішок у напівпровідникових сполуках A2B6 і 2HPBI2; метод функцій Ґріна для визначення характеру перенормування електронного й екситонного спектрів внаслідок взаємодії з фононами та впливу цієї взаємодії на форму і температурні зміни смуг екситонного поглинання; а також загальновідомі й апробовані методи розрахунків у теорії твердого тіла - методи спеціальних точок і тетраедрів при обчислення сум за станами електрона у першій зоні Бріллюена; методи чисельного диференціювання при обчисленні ефективних мас носіїв та чисельного інтегрування при розрахунку дійсної частини діелектричної проникності.Залежності Sn(w), розраховані для основної (n = 1) та вищих (n = 2, 3) смуг екситонного поглинання на прикладі ряду сполук А2В6 та А3В5 з різною силою екситонфононного звязку у припущенні, що взаємодія з фононами відбувається через стани однієї з екситонних зон, свідчать про наявність довгохвильового зміщення їх максимумів, порівняно з положеннями, визначеними у межах воднеподібної моделі без урахування взаємодії з фононами. Результати розрахунків спектральної залежності напівширини та висоти максимуму функції форми основної смуги екситонного поглинання у кристалі 2HPBI2 свідчать про те, що температурні зміни цих характеристик починаються при T > 40 K, що істотно не відрізняється від їх поведінки в ізотропних кристалах.

Основний зміст роботи