Мирзаев жасурбек исраилович

Рис.1.9. Веерная диаграмма уровня Ландау. Нулевая энергия Ферми поля находится посередине между двумя соседними уровнями Ландау точно при целочисленном заполнении [9; C.2-10].
Между целыми факторами заполнения энергия Ферми следует заданному уровню Ландау. Из анализированных выше научных работ видно, что а двумерных материалах, уровни Ферми сильно меняются в зависимости от значения магнитного поля. Эта взаимосвязь приводит к осцилляции уровней Ферми, что видно из рисунка 1.9. Возникает ряд вопросов: Во-первых, если уровни Ферми осциллируют в зависимости от магнитного поля, тогда энергия Ферми квантуется. А как это вычислить? Каков механизм?.. Во-вторых, в наномерных материалах, при присутствии магнитного поля, от каких еще физических параметров зависят уровни Ферми? В-третьих, как влиет изменение температуры на процессы осцилляции?

§ 1.3. Влияние внешних воздействий на ширину запрещенной зоны в объёмных и низкоразмерных электронных приборах
Управление шириной запрещенной зоны E_g в полупроводниках является одной из важнейших задач при создании различных низкоразмерных электронных устройств. Одним из решений данной задачи является зависимость ширины запрещенной зоны E_g от внешних воздействий (магнитного поля, температуры, деформации и другие факторы) в объёмных и наноразмерных гетероструктурных материалах [35; C.180-210. 36; C.95-101. 37; C.65-72]. Исследование влияния внешних воздействий на ширину запрещенной зоны квантовой ямы позволяют получать дополнительную информацию об энергетическом спектре исследуемых соединений. В последние время, для определения температурной зависимости ширины запрещенной зоны полупроводниковых материалов, при отсутствии магнитного поля, распространены различные методы (Варшни, Фейн), которые на качественном уровне удовлетворительно воспроизводят форму наблюдаемых зависимостей [38; C.1-12. 39; C.27-30]. В частности, в работе [39; C.27-30] показаны, как выращены варизонные гетероструктуры Al_xIn_yGa_1−x−yPzAs_1−z/GaAs методом зонной перекристаллизации градиентом температуры с возвратно-поступательным движением жидкой зоны, в которых достигнуто изменение ширины запрещенной зоны от 1.43 до 2.2 eV. Исследовано влияние технологических параметров на изменение ширины запрещенной зоны выращенных твердых растворов Al_xIn_yGa_1−x−yPzAs_1−z/GaAs. В гетероструктуре p-Al_xIn_yGa_1-x-yPzAs_1-z/ n-GaAs достигнут максимальный градиент ширины запрещенной зоны 10490 eV/cm и показано увеличение внешнего квантового выхода в диапазоне длин волн 500-900 nm. В работе [40; C.291-298] проведены спектральные эллипсометрические исследования AgSbSe₂, определены спектры оптических постоянных и диэлектрической проницаемости в области энергий фотонов 0.07−6.5 эВ. Для описания полученных спектров применены модель Тауца–Лорентца, модифицированная модель Фороухи–Блумера и модель Коди–Лорентца. Показано, что на оптические свойства, форму края поглощения и структуру запрещенной зоны существенное влияние оказывает пространственная структурная разупорядоченность кристаллов AgSbSe₂. На основе анализа полученных спектров с применением различных методов определена величина ширины запрещенной зоны AgSbSe₂, Eg=0.32 эВ. В работе [41; C.1179-1186] проведено исследование температурной зависимости края фундаментального поглощения молибдатов CaMoO₄, SrMoO₄, PbMoO₄, Pb₂MoO₅ и MgMoO₄. Полученные зависимости были аппроксимированы с использованием формулы Урбаха. Показано, что параметр E0, полученный в результате аппроксимации, может быть использован для оценки ширины запрещенной зоны молибдатов. Кроме того, в работах [42; С.1621-1624. 43; С.1071-1075] определена ширина запрещенной зоны E_g монокристаллов и построена ее температурная зависимость по спектрам пропускания в области края фундаментального поглощения в интервале температур 10−320 K. Полученная зависимость имеет вид, характерный для большинства полупроводниковых материалов: с понижением температуры E_g возрастает. Проведен расчет, и показано, что расчетные и экспериментальные величины согласуются между собой. В работе [44; C.1003-1006] проведены экспериментальные исследования спектральных характеристик светодиодов на основе гетероструктуры InAs/InAsSb/InAsSbP, излучающих в диапазоне длин волн от 3.5−4.5 мкм. Показано, что температурный сдвиг максимума длины волны излучения светодиода в интервале температур 80−313 K составляет 1.8 нм/K. Температурная зависимость ширины запрещенной зоны активного слоя InAs_0.88Sb_0.12 описывается формулой Варшни с характерными параметрами: Eg₀ = 0.326 эВ, α=2.917·10⁻⁴ эВ/K, β=168.83K.
А также в ряд научный работы [45; C.1-15. 46; C.1-9. 47; C.1-14. 48; C.1-7. 49; C.1-7. 50; C.1-13. 51; 1-9] исследованы зависимость ширины запрещенной зоны от размера нанокристалла. В частности, в условиях сильного квантового ограничения ширина запрещенной зоны нанокристаллов (наноточки) определяется соотношением [52; C.1151-1156]:
(1.18)
Здесь, µ - приведенная масса носителей заряда, ħ – постоянная Планка, E_g0 - ширина запрещенной зоны массивного кристалла, е— заряд электрона, E_g - ширина запрещенной зоны нанокристалла, R – размера (радиуса) наноточек. В работе [53; C.908-913] неэмпирически рассчитаны зависимости ширины запрещенной зоны нанотрубок GaS и GaSe от их диаметра, полученных сворачиванием монослоев сульфидов и селенидов двухвалентного галлия. Зависимости ширины запрещенной зоны от диаметра нанотрубки могут быть представлены в координатах ширины запрещенной зоны – обратный диаметр (рис.1.10), поскольку, как показано в ряде работ [52; C.1151-1156. 53; C.908-913], на этих графиках они могут иметь линейные участки. Как и в случае объемных кристаллов, ширина запрещенной зоны для нанотрубок моносульфида галлия больше по сравнению с селенидом.