Оптические процессы в полупроводниковых микроструктурах План Квантовые

Оптические процессы в полупроводниковых микроструктурах План • Квантовые ямы (КЯ). • Гетеропереходы I и II типов • Межзонные оптические переходы в КЯ. • Экситоны в квантовых ямах. • Влияние электрического поля на экситоны в КЯ. Квантово-размерный эффект Штарка. • Композиционные сверхрешетки. • Легированные сверхрешетки. • Квантовые нити и квантовые точки. Плотность состояний.

Энергетический спектр электронов в квантовой яме Бесконечно высокие барьеры:

Гетероструктуры I и II типов тип II

Мультиквантовые ямы и сверхрешетки I типа

Квантово-размерный эффект Штарка Поле вдоль оси роста F=0 F z Поле в плоскости ямы F z

Модель Кронига-Пенни (прямоугольные ямы и барьеры)

Композиционные сверхрешетки в электрическом поле: локализация Ванье-Штарка

Cверхрешетки в электрическом поле: эксперимент Спектры фототока сверхрешетки Ga. As/Al. Ga. As в малом (U=+0. 4 В) и большом (U=-1. 6 В) полях. Зависимость фототока сверхрешетки Ga. As/Al. Ga. As от напряжения на p-i-n структуре U при различных энергиях фотонов.

Зависимость энергий переходов Ванье-Штарка от электрического поля: «веерная диаграмма»

Формирование треугольной потенциальной ямы в гетеропереходе n-Al. Ga. As/n-Ga. As

Волновые функции и подзоны размерного квантования электронов в гетеропереходе n-Al. Ga. As/n-Ga. As

Легированные n-i-p-i сверхрешетки

Дельта ( )-легирование

-легированные n-i-p-i сверхрешетки «Диэлектрическая» -легированная n-i-p-i сверхрешетка «Полуметаллическая» -легированная n-i-p-i сверхрешетка

Плотность состояний в электронных системах различной размерности 3 D 2 D 1 D 0 D

Что такое топологический изолятор? • Пример: зонный диэлектрик (3 -мерный или 2 -мерный), образующий поверхностные проводящие состояния • Обобщение: любая система со щелью в спектре в объёме, но безщелевыми состояниями на поверхности

Зонные диаграммы (законы дисперсии) Расширенная зонная Приведенная зонная Периодическая зонная схема

Модель Кронига-Пенни (прямоугольные ямы и барьеры)

Связь между эффективной массой и шириной запрещенной зоны

Первая зона Бриллюэна для ГЦК решетки

Ga. As Ga. P

Германий Кремний

Изоэнергетические поверхности для электронов

Закон дисперсии для дырок в валентной зоне

Зонные диаграммы в недеформированном и в одноосно сжатом Ga. As

Инверсия зон s- и p-типа при переходе от обычного к бесщелевому полупроводнику обычный бесщелевой Причина перехода: большая величина спин-орбитального расщепления

Предистория:

Новая история: Science 318 766 (2007)