Неверов В.Н., Титов А.Н. Физика низкоразмерных систем
Подождите немного. Документ загружается.
229
12.5. T. E. Kidd, T. Miller, M.Y. Chou, and T.-C. Chiang “Electron-Hole Coupling and
the Charge DensityWave Transition in TiSe
2
”// Phys. Rev. Lett. 88 (2002), N 22, 226402
230
Оглавление
ЧАСТЬ 1 НИЗКОРАЗМЕРНЫЕ СИСТЕМЫ. ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА. ...........................................0
ГЛАВА 1 РАЗМЕРНОЕ КВАНТОВАНИЕ И КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ..........................1
1.1. ПРИНЦИП РАЗМЕРНОГО КВАНТОВАНИЯ. ...........................................................................................................1
Потенциальная яма цепочки атомов...............................................................................................................3
1.2. УСЛОВИЯ НАБЛЮДЕНИЯ РАЗМЕРНЫХ ЭФФЕКТОВ. ............................................................................................3
1.3. ПЛОТНОСТЬ СОСТОЯНИЙ...................................................................................................................................4
Двумерный случай. .............................................................................................................................................5
Трехмерный случай.............................................................................................................................................6
Одномерный случай. ..........................................................................................................................................6
1.4. ТИПЫ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ.....................................................................................................................7
Треугольная квантовая яма. .............................................................................................................................7
Прямоугольная квантовая яма. ......................................................................................................................11
Структуры с туннельнопрозрачными барьерами........................................................................................11
1.5. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА ПРОСТЕЙШИХ СТРУКТУР..........................................................................................11
Прямоугольная потенциальная яма. ..............................................................................................................11
Треугольная потенциальная яма. ...................................................................................................................14
Двойная квантовая яма...................................................................................................................................15
Сверхрешетки. Образование минизон. ..........................................................................................................18
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ...........................................................................................................................................20
ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ. ........................................................................21
2.1. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ГЕТЕРОПЕРЕХОДОВ. ........................................................................21
2.1.1. Химические аналоги. ..............................................................................................................................21
2.1.2. Близость постоянных решетки. ..........................................................................................................22
2.1.3. Резкость гетерограницы. .....................................................................................................................22
2.2. МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ. ..............................................................................................23
2.3. ГАЗОФАЗНАЯ ЭПИТАКСИЯ ИЗ МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.........................................................26
2.4. МЕТОДЫ НАНОЛИТОГРАФИИ. ..........................................................................................................................28
2.5. САМООРГАНИЗАЦИЯ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК И НИТЕЙ. ........................................................................................30
2.5.1. Режимы роста гетероэпитаксиальных структур............................................................................30
2.5.2. Рост наноструктур на фасетированных поверхностях...................................................................32
2.5.3. Трехмерные массивы когерентно-напряженных островков.............................................................35
2.6. НАНОТЕХНОЛОГИИ..........................................................................................................................................37
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ...........................................................................................................................................38
ГЛАВА 3. СТАТИСТИКА ЭЛЕКТРОНОВ. СВОБОДНЫЕ И СВЯЗАННЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ. ................40
3.1. СТАТИСТИКА НОСИТЕЛЕЙ В НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУРАХ........................................................................40
3.2. ЭКРАНИРОВАНИЕ.............................................................................................................................................41
Трехмерный случай...........................................................................................................................................41
Двумерный случай. ...........................................................................................................................................42
3.3. ПРИМЕСНЫЕ СОСТОЯНИЯ И ЭКСИТОНЫ В НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУРАХ...................................................44
Водородоподобный центр двумерный случай. ..............................................................................................44
Водородоподобный центр одномерный случай.............................................................................................46
Экситон. Двумерный случай. ..........................................................................................................................46
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ...........................................................................................................................................47
ГЛАВА 4. ОПТИКА КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР. .....................................................................48
4.1. ВЕРОЯТНОСТЬ ПЕРЕХОДА В ПОЛЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ. ...................................................................48
4.2. МЕЖЗОННОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ.............................................................................................................................50
4.3. МЕЖУРОВНЕВЫЕ ПЕРЕХОДЫ. ..........................................................................................................................52
4.4. ОПТИЧЕСКАЯ ИОНИЗАЦИЯ КВАНТОВЫХ ЯМ....................................................................................................53
4.5. ЭФФЕКТЫ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ. ...........................................................................................................................54
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ...........................................................................................................................................56
ГЛАВА 5. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ДВУМЕРНЫХ СИСТЕМАХ.................................................57
5.1. ВРЕМЯ РЕЛАКСАЦИИ И ПОДВИЖНОСТЬ. ..........................................................................................................57
5.2. МЕХАНИЗМЫ РАССЕЯНИЯ................................................................................................................................58
Рассеяние на ионизованных примесях............................................................................................................58
231
Рассеяние на фононах......................................................................................................................................59
Сплавное рассеяние..........................................................................................................................................59
Рассеяние на стенках квантовой ямы...........................................................................................................60
Межуровневое рассеяние................................................................................................................................61
5.3. МОДУЛИРОВАННОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ. ................................................................................................................63
5.4. БАЛЛИСТИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ. ......................................................................................................................65
5.6. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС В СИСТЕМЕ КВАНТОВЫХ ЯМ..................................................................................67
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ...........................................................................................................................................70
ГЛАВА 6. СИЛЬНЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И КВАНТОВЫЙ ЭФФЕКТ ХОЛЛА.................................71
6.1. СПЕКТР И ДИНАМИКА ДВУМЕРНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В СИЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ. .......................................71
6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ G-ФАКТОРА 2D-СИСТЕМЫ МЕТОДОМ СОВПАДЕНИЙ. ..............................................................75
6.3. ЦЕЛОЧИСЛЕННЫЙ КВАНТОВЫЙ ЭФФЕКТ ХОЛЛА. ...........................................................................................76
6.4. ЭФФЕКТЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ И ИХ РОЛЬ В КЭХ...................................................................................................77
6.5. ДРОБНЫЙ КЭХ. ...............................................................................................................................................80
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ...........................................................................................................................................81
ГЛАВА 7. СВОЙСТВА КВАНТОВЫХ НИТЕЙ И ТОЧЕК.............................................................................82
7.1. БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ НИТЕЙ.....................................................................................................82
7.2. КУЛОНОВСКАЯ БЛОКАДА.................................................................................................................................85
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ...........................................................................................................................................86
ГЛАВА 8 ПРИМЕНЕНИЕ КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР В ПРИБОРАХ МИКРО- И
НАНОЭЛЕКТРОНИКИ. ........................................................................................................................................87
8.1. ЛАЗЕРЫ С КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ И ТОЧКАМИ.................................................................................................87
8.2. ОПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ ............................................................................................................................88
8.3. ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ NIPI-СТРУКТУРЫ.......................................................................................................89
8.4. ФОТОПРИЕМНИКИ НА КВАНТОВЫХ ЯМАХ.......................................................................................................90
8.5. ЛАВИННЫЕ ФОТОДИОДЫ .................................................................................................................................92
8.6. ТРАНЗИСТОРЫ С ВЫСОКОЙ ПОДВИЖНОСТЬЮ НОСИТЕЛЕЙ .............................................................................93
8.7. ТРАНЗИСТОРЫ НА ГОРЯЧИХ ЭЛЕКТРОНАХ .......................................................................................................94
8.8. РЕЗОНАНСНО-ТУННЕЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОР НА КВАНТОВОЙ ТОЧКЕ ..................................................................97
8.9. ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА ................................................................................98
8.10. ОДНОЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНЗИСТОР...............................................................................................................100
8.11. УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ОДНОЭЛЕКТРОННЫХ ТРАНЗИСТОРОВ .................................................................102
8.12. КВАНТОВО-ТОЧЕЧНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ АВТОМАТЫ И БЕСПРОВОДНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЛОГИКА......................104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. .........................................................................................................................................106
ЧАСТЬ II НИЗКОРАЗМЕРНЫЕ СИСТЕМЫ С СИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОН-РЕШЁТОЧНЫМ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ .......................................................................................................................................107
ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ СМЕШАННЫХ ЭЛЕКТРОННО-ИОННЫХ ПРОВОДНИКОВ...................................107
1.1. Электроперенос в дефектных кристаллах ..........................................................................................107
1.2. Метод Тубандта.....................................................................................................................................112
1.3. Метод Хеба – Вагнера............................................................................................................................113
1.4. Косвенные методы определения ионной проводимости.....................................................................117
1.5. Измерение коэффициента диффузии на ассиметричной ячейке.......................................................122
ГЛАВА 2. СУПЕРИОННЫЕ ПРОВОДНИКИ...............................................................................................................125
2.1. Открытие и классификация суперионных проводников .....................................................................125
2.2. СИП с кристаллическим каркасом........................................................................................................125
2.3. Аморфные или стеклообразные СИП. ..................................................................................................127
2.4. Полимерные СИП....................................................................................................................................128
2.5. AgI.............................................................................................................................................................130
2.6. β-PbF
2
.......................................................................................................................................................133
2.7. Природа высокой подвижности ионов в СИП.....................................................................................135
ГЛАВА 3. ВИРТУАЛЬНО СВЯЗАННЫЕ СОСТОЯНИЯ................................................................................................144
3.1. Иновалентная примесь в металле.........................................................................................................144
3.2. Электронные свойства систем с ВСС. Теория. ..................................................................................147
3.3. Электронные свойства систем с ВСС. Эксперимент.
r
ρ
................................................................148
3.5. Эффект Кондо ........................................................................................................................................152
3.6. Кондо – решётки.....................................................................................................................................158
3.7. Сверхпроводимость Кондо-решёток....................................................................................................164
ГЛАВА 4. ПОЛЯРОНЫ ..........................................................................................................................................167
232
4.1. Ограниченность адиабатического приближения ...............................................................................167
4.2. Металлы. .................................................................................................................................................167
4.3. Ионные кристаллы .................................................................................................................................169
4.4. Ковалентные кристаллы........................................................................................................................175
4.5. Подвижность поляронов .......................................................................................................................177
4.6. Экспериментальные свидетельства существования поляронов. ......................................................182
4.7. Концентрированные поляронные системы.........................................................................................186
4.8. Термодинамика концентрированных поляронных систем..................................................................187
4.9. Интеркалатные соединения как модельные материалы для изучения поляронов...........................189
4.10. Эффекты, сопровождающие коллапс поляронной зоны в концентрированных поляронных
системах.........................................................................................................................................................198
ГЛАВА 5. ВОЛНЫ ЗАРЯДОВОЙ ПЛОТНОСТИ ..........................................................................................................207
5.1. Теоретические основания.......................................................................................................................207
5.2. Экспериментальные наблюдения переходов в ВЗП-состояние. .........................................................212
5.3. Несоразмерные волны зарядовой плотности. .....................................................................................216
5.4. Транспортные явления в материалах с НВЗП. Постоянные поля.....................................................220
5.4. Транспортные явления в материалах с НВЗП. Комбинированные переменные и постоянные поля.
.........................................................................................................................................................................224
5.5. Заключительные замечания относительно пайрлсовских ВЗП..........................................................225
5.6. Не-пайрлсовские ВЗП..............................................................................................................................225
5.7. ЭКСИТОННЫЙ ИЗОЛЯТОР ...............................................................................................................................225
ОГЛАВЛЕНИЕ ......................................................................................................................................................230
