Академия наук республики узбекистан

Guruch.3.11. Qattiq eritmadagi tartibli va tartibsiz fazalar sxemasi


3.5 Xulosa
Shunday qilib, ishlatiladigan texnologiya va tanlangan harorat oralig'i epitaksial qatlamni olish imkonini berdi tampon qatlami bilan arzon silikon substratda .
CAMECA o'rnatishda komponentlarning epitaksial qatlam qalinligi bo'yicha taqsimlanishini o'rganish shuni ko'rsatdiki, barcha holatlarda tarkib qatlamda o'sish sharoitiga qarab qatlam yuzasida noldan 100 mol % gacha oshadi.
Kristalning mukammalligi va komponentlarning qattiq eritmadagi qatlamlar qalinligi bo'yicha taqsimlanishi rentgen nurlari diffraktsiyasi bilan o'rganildi. Si substratiga mos keladigan tepaliklar, qattiq eritma shuningdek, qattiq eritma ,bu olingan qatlamlarning etarlicha kristalli mukammalligini ko'rsatadi.
Ushbu bobda yangi heterostrukturalarning joriy kuchlanish xususiyatlarini o'rganish natijalari keltirilgan . Haroratning oshishi bilan CVC qiyaligining o'zgarishi heterostrukturalarda oqim oqimining tunnel-rekombinatsiya mexanizmi mavjudligini ko'rsatadi.
Geterostrukturaning CVC ga rentgen nurlanishining ta'siri o'rganildi. Ko'rsatilgan dozalarda rentgen nurlanishi geterostrukturalarning xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatmasligi ko'rsatilgan.
Luminesans tahlili shuni ko'rsatadiki, qattiq eritmaning tarmoqli oralig'i materialning tarkibiga bog'liq. Qattiq eritmada taxminan x=0,75 bo'lishi mumkin tartibli - tartibsiz fazali o'tish sodir bo'ladi.


IV BOB. NAZARIY NATIJALAR


4.1 Qattiq eritmalarning elektron tarmoqli tuzilishi

Yarimo'tkazgichlardagi elektronlarning mikroskopik harakati elektron tarmoqli tuzilishi nuqtai nazaridan eng qulay tarzda tavsiflanadi. Ushbu bobda qattiq eritmalarning elektron tarmoqli tuzilishini o'rganish natijalari keltirilgan ,olish usuli va elektrofizik xususiyatlari oldingi boblarda ko'rib chiqiladi.

Adabiyotlarni ko'rib chiqishda ta'kidlanganidek, turdagi qattiq eritmalarning elektron tuzilishi va optik xususiyatlari haqida deyarli hech qanday ma'lumot yo'q. nazariy ish [14] bundan mustasno, bu erda qattiq eritmaning elektron tarmoqli tuzilishi chiziqli atom orbital usuli (LCAO). Bundan tashqari, metastabil kristalning tarmoqli tuzilishi [6] da virtual kristall yaqinlashuvida o'rganilgan. .
Qattiq eritmaning elektron tarmoqli tuzilishi mahalliy zaryad zichligi yaqinlashuvi (LDA) [104] doirasida zichlik funktsional nazariyasi (DFT) [103] dan foydalangan holda chiziqli muffin-tin-orbitallarning [102] o'z-o'zidan izchil skaler-relativistik to'liq potentsial usuli bilan olingan. Bunda [105] da taklif qilingan shakldagi almashuv-korrelyatsiya potentsialining shakli ishlatilgan.
Yuqorida aytib o'tilganidek, qattiq yechim sink qorishma panjarasiga (sfalerit turi) kristallanadi, panjara parametri (a) x tarkibiga bog'liq. Biz qattiq eritmalarga mos keladigan x=0,0, x=0,25, x=0,5 va x=1,0 komponentli kompozitsiyalarni ko'rib chiqdik. , , Va . Panjara parametrlari Va [101] dan olingan va qattiq eritmalarning panjara parametrlari , § 3.3 dagi rentgen nurlari difraksiyasi o'lchovlaridan olingan bo'lib, ular mos ravishda a=5,673 Å va a=5,743 Å.
Hisob-kitoblarda atomning 4s va 4p elektronlari valentlik kompleksiga kiradi , In atomining 5s va ​​5p elektronlari, shuningdek P atomining 3s va 3p elektronlari.Qattiq eritmani o'rganish. biz 4 In atomi va 4 P atomidan iborat bo'lgan birlik hujayrani ko'rib chiqdik, ulardan bitta In atomi (0,0,0) joylarida va bitta P atomi (a/4,a/4,a/4) joylashgan. atomlar bilan almashtiriladi . Boshqa In va P atomlari (a/2,a/2,0,0) (a/2,0,0,a/2) (0,0,a/2,a/2) va (3a/4,3a) joylarda joylashgan. / 4,a/4) (3a/4,a/4,3a/4) (a/4,3a/4,3a/4) mos ravishda.
Ushbu ishda foydalanilgan kompyuter dasturini sinab ko'rish uchun biz yarim o'tkazgichlarning tarmoqli tuzilishini hisoblab chiqdik Va . Hisoblash natijalari rasmda ko'rsatilgan. 4.1. Adabiyot ma'lumotlari bilan taqqoslash elektron xususiyatlarni ko'rsatdi Va , ushbu ishning hisob-kitoblaridan topilgan, boshqa mualliflarning ab-initio hisob-kitoblari bilan rozi bo'ling (masalan, [107, 108] ga qarang).


ab
Guruch. 4.1. FP-LMTO usuli bilan hisoblangan Ge (a) va InP (b) ning tarmoqli tuzilishi ( Fermi darajasidir. )





ab

Guruch. 4.2 Qattiq eritmaning tarmoqli tuzilishi FP-LMTO usuli bilan hisoblangan x=0,75 (a) va x=0,50 (b) kompozitsiyalar uchun.

Shaklda. 4.2 (a) va (b) tarmoqli tuzilmalarini ko'rsatadi uchun (a) x=0,75 va (b) x=0,50. Chiziqli chiziq Fermi energiyasini ifodalaydi, uning ostida barcha darajalar elektronlar bilan to'ldirilgan. Fermi energiyasidan yuqori bo'lgan barcha darajalar bo'sh, ya'ni. ularda elektronlar yo'q. Shunday qilib olingan tarmoqli strukturasini tahlil qilish tarmoqli bo'shlig'ini ko'rsatdi ,ab initio hisob-kitobidan topilgan eksperimentaldan ~50% kamroq, holbuki uchun Ge. Xuddi shunday, qattiq eritmalarning har ikkala ko'rib chiqilgan turlari uchun Va ma'nosi nolga yaqin. Ma'lumki, bu ilmiy adabiyotlarda keng ma'lum bo'lgan zichlik funktsional nazariyasining (DFT) etishmasligi bilan bog'liq (masalan, [105] ga qarang). Hisoblash yo'li bilan DFT ning kamchiliklarini bartaraf etishning bir necha yondashuvlari mavjud . Ulardan biri GW yaqinlashuvi [109, 110] (“G” bir elektron uchun Green funksiyasini bildiradi, “W” esa ekranlangan Kulon oʻzaro taʼsiri). Bu ishda bu yaqinlik ishlatilmaydi, chunki u katta kompyuter resurslarini talab qiladi. Yana bir taxminiy, erkin elektron va teshik o'rtasidagi Coulomb o'zaro ta'sirini hisobga olishdir, ya'ni. qo'zg'alishlar [111]. Ushbu turdagi o'zaro ta'sir ushbu ishda qo'llaniladigan dasturiy ta'minot paketiga kiritilmaganligi sababli, bu yaqinlashuv ham qo'llanilmaydi. Uchinchi mashhur yaqinlashish - bu o'tkazuvchanlik zonasining barcha holatlarini tajribada topilgan qiymatgacha yuqori energiyaga siljishi. Perturbatsiya nazariyasida - yuqoridagi taxminiy "renormalizatsiya nazariyasi" sifatida ham tanilgan. Biroq, bu holda dispersiya va o'tish matritsasi elementlarining o'zgarishini bilish kerak. Adabiyotga ko'ra, bu masala bo'yicha mutaxassislarning fikri ikkiga bo'lingan: ba'zilari (masalan, [110] ga qarang) ab initio hisob-kitoblardan topilgan o'tish matritsasining elementlari o'zgarmasligiga ishonishadi, boshqalari [113] esa, ular o'tkaziladi, deb hisoblashadi. holatlar o'tkazuvchanlik zonalari yuqoriga siljiganida o'zgaradi. Shu munosabat bilan, yuqoridagi yaqinlashishlarni qo'llashdan oldin, ularni qo'llash imkoniyatini tekshirish kerak. Ushbu muammoni hal qilish uchun biz ilgari Ge, InP ning optik xususiyatlarini o'rgandik. Va [112]. Ab initio hisob-kitobi Ge va InP da eksperimental ravishda topilgan barcha asosiy cho'qqilarni takrorlashi ko'rsatilgan. Nazariy tadqiqotlar natijasida olingan cho'qqilar ko'rib chiqilayotgan yarimo'tkazgichlarning tarmoqli bo'shlig'ini noto'g'ri baholash tufayli past energiyaga o'tadi. Biroq, barcha cho'qqilarni yuqori energiya tomon eksperimental ma'lum pozitsiyaga o'tkazish orqali nazariya va tajriba o'rtasida yaxshi kelishuvga erishish mumkin. Bu shuni ko'rsatadiki, ushbu ishda o'rganilgan materiallar uchun o'tkazuvchanlik zonasining barcha energiya holatlarining o'rnini doimiy qiymatga o'zgartirish mumkin. Shuning uchun, shaklda ko'rsatilgan tarmoqli diagrammalarida. 4.1 kabi Ge va InP uchun eksperimental ravishda topilgan qiymatlar qo'llaniladi. Qiymat qattiq eritmalar uchun Va qattiq eritma x tarkibining ortishi bilan chiziqli ravishda o'zgarishini hisobga olgan holda, shuningdek, luminesans tahlili natijalari bo'yicha baholanadi.
Keyinchalik, biz qattiq eritmalarning tarmoqli tuzilishini tahlil qilishga murojaat qilamiz Va . Buni molekulalarni qo'shganda ko'rish mumkin matritsaga kiradi ikkinchisining tarmoqli tuzilishi sezilarli o'zgarishlarga uchraydi. qattiq eritmada valentlik zonasining maksimali G nuqtada joylashgan va o'tkazuvchanlik zonasining minimal qismi G nuqtadan L nuqtaga siljiydi.O'tkazuvchanlik zonasining pastki qismiga mos keladigan holat boshqa holatlardan aniq ajratilgan. Bundan tashqari, vaziyatda bo'lgani kabi, s- va p-bandlari o'rtasida aniq farq yo'q yoki . Ularning orasida boshqa zaif tarqalgan davlatlar mavjud.
Molekulalarning qo'shilishining ko'payishi matritsaga kiradi tarmoqli tuzilishidagi yanada kuchli o'zgarishlarga olib keladi. Undan farqli o'laroq , qattiq eritmada faqat o'tkazuvchanlik zonasining minimali emas, balki valentlik zonasining maksimali ham G nuqtadan L-G va G-X nuqtalari orasidagi mintaqaga siljiydi. Bundan tashqari, qattiq eritma bilvosita hamdir. O'tkazuvchanlik zonasining pastki qismini ifodalovchi holat o'tkazuvchanlik zonasining boshqa holatlari bilan birlashtiriladi. Ko'rib chiqilayotgan qattiq eritmada, shuningdek, ichida , s- va p-zonalar oʻrtasida aniq chegara yoʻq. S va p zonalari orasidagi zonalar zaif lokalizatsiya qilingan. Molekulalarning qo'shilishining ko'payishi valentlik zonasida bunday chegaraning paydo bo'lishiga olib kelmadi.
Qattiq eritmalarning tarmoqli tuzilishining yana bir xususiyati Va , bu ularni tarmoqli tuzilishidan ajratib turadi Va o'tkazuvchanlik zonasidagi holatlarning valentlik zonasiga nisbatan taqqoslanadigan yoki hatto undan yuqori zichligi. Ushbu holatni tekshirish uchun keyingi bo'limda biz holatlarning zichligini o'rganamiz.

2.