Взаємодія квазічастинок у складних напівпровідникових наногетероструктурах

Основні результати дисертації опубліковані в таких роботах

M.Tkach, V.Holovatsky, O.Voitsekhivska Spectrum of an electron localized by electrostatic image forces in thin semiconductor layers// Phys. Stat. Sol. - 1994. - V.182. - P.69-78.

Tkach M.V., Boichuk V.I., Holovatsky V.A., Voitsekhivska O.M. Electron - phonon states in spherical heterosystem // Preprint ICMP NAS of Ukraine.- N95.- 6E. -Lviv -1995. -24p.

Ткач М.В., Бойчук В.И., Войцеховская О.Н., Головацкий В.А. Спектр заряженной частицы в тонкой полупроводниковой пленке, контактирующей с массивными кристаллами произвольных проницаемостей// ФТТ. - 1995. - Т.37. - № 3. - С.861-871.

Ткач Н.В., Бойчук В.И., Войцеховская О.Н., Головацкий В.А. Энергия основного состояния заряженной микрочастицы в сферическом микрокристалле, который помещен в диэлектрическую матрицу// Неорганические материалы. - 1995. - Т.31. - № 10. - С.1289-1293.

Ткач Н.В., Бойчук В.И., Войцеховская О.Н., Головацкий В.А. Спектр и взаимодействие электрона с инерционной и безынерционной поляризациями в сферической полупроводниковой гетеросистеме// ФТТ. - 1996. - Т.38. - № 10. - С.3161-3172.

Ткач М.В., Головацький В.А., Войцехівська О.М. Спектр електрона у сферичному нанокристалі, перенормований взаємодією з фононами// УФЖ. - 1996. - Т.41. - № 7-8. - С.740-744.

Ткач Н.В., Войцеховская О.Н., Головацкий В.А. Электрон-фононное взаимодействие в сферическом нанокристалле// Неорганические материалы. - 1997. - Т.33. - № 6. - С.679-682.

Tkach M., Holovatsky V., Voitsekhivska O., Min'kova M. Exciton-phonon interaction in spherical nanoheterosystem CdS/HgS/H₂O// Phys. Stat. Sol. - 1997. - V.203. - № 2. - P.373-386.

Ткач М.В., Головацький В.А., Войцехівська О.М., Мінькова М.Я. Електронний спектр сферичної наногетеросистеми CdS/HgS/H₂O// УФЖ. - 1998. - Т.43. - № 5. - С.617-622.

Головацький В.А. Електронний i дiрковий спектри періодичних сферичних наногетероструктур з внутрішньою потенціальною ямою// Науковий вісник Чернівецького університету. Фізика. _ 1998. _ Випуск 29. _ С.26-31.

Ткач Н.В., Войцеховская О.Н., Головацкий В.А., Михальова М.Я. Спектры электронов и дырок в сложных сферических полупроводниковых наногетеросистемах// Известия вузов. Физика. _ 1998. _ №12. - С.58-65.

Головацький В.А. Електронний i дiрковий спектри перiодичних сферичних наногетероструктур з внутрішнім бар'єром// Журн. фіз. дослідж. _ 1998. _ Т.2. _ №4. _ С.583-585.

Ткач М.В., Головацький В.А., Войцехівська О.М., Міхальова М.Я. Неперервний спектр електрона та електрон - фононна взаємодія в складній сферичній наногетеросистемі// Науковий вісник Чернівецького університету. Фізика. _ 1998. _ Випуск 40. _ С.10-11.

Ткач М.В., Головацький В.А., Войцехівська О.М., Міхальова М.Я. Квазістаціонарні стани в складних сферичних наногетероструктурах// Науковий вісник Чернівецького університету. Фізика. _ 1998. _ Випуск 40. _ С.12-13.

Головацький В.А. Спектри квазічасток в сферичних наноструктурах// Науковий вісник Чернівецького університету. Фізика. _ 1998. _ Випуск 40. _ С.18-19.

M. Tkach , V. Holovatsky, O.Voitsekhivska, M.Mikhalyova Spectrum and Interactions of Quasi-particles in complicated Spherical Nanoheterosystems ??CdS/HgS/ZnO/H₂O// Electrochemical Society Proceedings. _ 1998. _ Vol. 25. _ P.316-321.

Ткач М.В., Головацький В.А., Войцехівська О.М., Мінькова М.Я Екситонний спектр у складній сферичній наногетеросистемі CdS/HgS/ZnS/H₂O// УФЖ. - 1999. - Т.44. - № 3. - С.385-390.

Ткач М.В., Головацький В.А., Войцехівська О.М., Міхальова М.Я. Фононний спектр в сферичній наногетеросистемі CdS/HgS/ZnS/H₂O// Журн. фіз. дослідж. _ 1999.- Т.3.- №1.- С.76-80.

Ткач Н.В., Головацкий В.А. Квазистационарные состояния электрона в сферической наногетеросистеме HgS/CdS/HgS// ФТТ. - 1999. - Т.41. - № 11. - С.2081-2083.

Ткач М.В., Головацький В.А., Войцехівська О.М., Міхальова М.Я. Фононний спектр в сферичній наногетеросистемі з періодичною структурою// УФЖ. - 1999. _ Т.44. № 12. _ С.1460-1464.

Ткач Н.В., Головацкий В.А., Войцеховская О.Н. Особенности спектров электронов и дырок в открытой сферической наногетероструктуре (на примере GaAs/Al_xGa_1-xAs/GaAs)// ФТП. - 2000. - Т.34. - № 5. - С.602-606.

Войцехівська О.М., Головацький В.А., Міхальова М.Я., Ткач М.В., Фартушинський Р.Б. Властивості фононних спектрів деяких сферичних наногетеросистем// Науковий вісник Чернівецького університету. Фізика. Електроніка. _ 2000. _ Випуск 79. _ С.5-11.

Ткач М.В., Головацький В.А. Час життя електронних та діркових квазістаціонарних станів в сферичній наносистемі ?-HgS/?-CdS/?-HgS// УФЖ. _ 2000. _ Т.45. _ №8. _ С.972-975.

M. Tkach , V. Holovatsky, O.Voitsekhivska, M.Mikhalyova Spectra of quasiparticles and their interaction in complicated spherical nanoheterosystems// Narrow Gap Semiconductor. Proceeding of the IX Intern. Conference, Humboldt University. Berlin - 2000. _ P.189-192.

Головацький В.А. Розрахунок електронної зонної структури в надгратці сферичних квантових точок// Науковий вісник Чернівецького університету. Фізика. Електроніка. _ 2000. _ Вип. 92. _ С.9-10.

Ткач М.В., Головацький В.А., Войцехівська О.М., Міхальова М.Я., Фартушинський Р.Б. Спектр електронів і дірок у сферичних наноструктурах// Журн. фіз. дослідж. _ 2000. _ Т.4. _ №3. _ C.342-349.

V.A.Holovatsky, O.M.Voitsekhivska, M.J.Mikhalyova, M.M.Tkach Electron spectrum in confined cylindrical nanoheterosystem with finite depth of potential well// Condence Matter Phys. _ 2000. _ V.3. _ №4. _ P.863-871.

Ткач Н.В., Головацкий В.А. Квазистационарные состояния электронов и дырок в открытой сложной цилиндрической квантовой проволоке// ФТТ. - 2001. - Т.43. - № 2. - С.350-356.

Tkach M., Holovatsky V., Voitsekhivska O., Mykhalyova M., Fartushynsky R. Electron-phonon interaction in semiconductor spherical quantum dot embedded into semiconductor medium (HgS/CdS)// Phys. Stat. Sol. - 2001. - Vol/225, N2.-P.331-342.

Ткач Н.В., Головацкий В.А., Войцехивская О.М., Михальова М.Я., Фартушинский Р.Б. Перенормировка электронного спектра ограниченными и интерфейсными фононами в сферической наногетеросистеме (?-HgS/CdS)// ФТТ. _ 2001. _ Т.43. _ №7. _ С.1315-1321.

Voitsekhivska O.M., Holovatsky V.A, Tkach M.V. Electron spectrum in heteroheneous system// Ukr.-French symp. "Condensed matter: Science&Industry". _ Lviv. _ 1993. _ P.67.

Tkach M.V., Holovatsky V.A, Voitsekhivska O.M., V. Paziuk Electron spectrum in thin layers surrounded by massive media// International Conference "Physic in Ukraine". _ Kiev. _1993. _ P.253.

M.Tkach, V.Holovatsky, O.Voitsekhivska, M.Min'kova, Influence of confined LO - phonons on the basic electron state in spherical nanoheterosystem CdS/HgS/H₂O// Intern.Symp. Nanostructures: Phys. and Techn. - St.Petersburg, Russia. _ 1996. _ P.315-317.

Ткач М.В., Головацький В.А., Войцехівська О.М. Міхальова М.Я. Електронні і діркові спектри в сферичних наногетеросистемах CdS/HgS/H₂O// Науковий семінар з статистичної теорії конденсованих систем. Львів. _ 1997. _ С.89.

M.Tkach, V.Holovatsky, O.Voitsekhivska, M.Mikhalyova, Electron- phonon interaction in spherical nanoheterosystem CdS/HgS/H₂O// Intern.Symp. Nanostructures: Phys. and Techn. - St.Petersburg, Russia. _ P.433-436.

Holovatsky V., Mikhalyova M., Tkach M., Fartushinsky R. Ground electron state renormalization due to LO phonons in spherical nanoheterosystem HgS/CdS with arbitrary core size// Third International School-Conference. Physical problem in material science of semiconductors. _ Chernivtsi. _ 1999. - P.198.

Анотації

Головацький В.А. Взаємодія квазічастинок у складних напівпровідникових наногетероструктурах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.02 _ теоретична фізика. _ Чернівецький національний університет, Чернівці, 2001.

Дисертація присвячена дослідженню спектрів електронів, дірок, екситонів та фононів у простих і складних сферичних квантових точках, а також електрон- і екситон-фононній взаємодії у цих наносистемах. Розвинута теорія та виконано розрахунки спектрів та хвильових функцій квазічастинок у багатошарових сферичних квантових точках та сферичних періодичних наноструктурах, і досліджено особливості локалізації квазічастинок у них. На прикладі циліндричної квантової точки зі скінченною висотою потенціального бар'єру на межі поділу середовищ запропоновано метод наближеного розрахунку спектрів електронів та дірок у квантових точках несферичної симетрії. Розраховано зонні характеристики для надгратки сферичних квантових точок.

У рамках моделі діелектричного континууму розвинута теорія та розраховано енергії обмежених і інтерфейсних фононів у складних сферичних квантових точках. Методом функцій Гріна розраховано перенормування енергій основних станів електрона та дірки взаємодією з фононами з повним врахуванням конфігураційної взаємодії.

Розвинуто теорію квазістаціонарних резонансних станів електронів і дірок у ”відкритих” сферичних та циліндричних наносистемах. Розраховано залежності часів життя квазістаціонарних резонансних станів від розмірів квантових ям, ширини потеніальних бар'єрів та від величини поздовжнього квазіімпульсу для ”відкритих” квантових дротів.

Ключові слова: квантова точка, фонон, електрон-фононна взаємодія, квазістаціонарний стан, надгратка,.

Головацкий В.А. Взаимодействие квазичастиц в сложных полупроводниковых наногетероструктурах. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.02 - теоретическая физика. _ Черновицкий национальный университет, Черновцы, 2001.

Диссертация посвящена исследованию спектров электронов, дырок, экситонов и фононов в простых и сложных сферических квантовых точках, а также электрон- и экситон-фононному взаимодействию в этих наносистемах. Развита теория и выполнен расчет спектров и волновых функций квазичастиц в многослойных квантовых точках, сферических периодических наноструктурах, а также исследованы особенности локализации электронов и дырок в них. На примере цилиндрической квантовой точки с конечной высотой потенциального барьера предложен метод приближенного расчета спектров электронов и дырок в квантовых точках несферической симметрии. Рассчитаны зонные характеристики для сверхрешетки сферических квантовых точек.

В рамках модели диэлектрического континуума развита теория и рассчитаны энергии ограниченных и интерфейсных фононов в сложных сферических квантовых точках. Методом функций Грина рассчитаны смещения энергий основных состояний электрона и дырки вследствие их взаимодействия с фононами с полным учетом конфигурационного взаимодействия.

Развита теория квазистационарных резонансных состояний электронов и дырок в ”открытых” сферических и цилиндрических наносистемах. Рассчитаны зависимости времен жизни квазистационарных резонансных состояний от размеров квантовых ям и ширины потенциальных барьеров, а также от величины продольного квазиимпульса для ”открытых” квантовых проволок.

Ключевые слова: квантовая точка, фононы, сверхрешетка, электрон фононное взаимодействие, квазистационарное состояние.

Holovatsky V.A. Interaction of quasiparticles in complicated semiconductor nanoheterostructures. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 01.04.02 - theoretical physics. - Chernivtsi National University, Chernivtsi, 2001.

The dissertation is devoted tostudy of the spectra of electrons, holes, exitons and phonons are studied in single and complicated spherical quantum dots, and to the electron- , exciton-phonon interaction in these nanosystems too.

The orthonormalised system of the wave functions is created by using the variational method and the energies of electron ground and excited states are calculated for the spherical quantum dot taking into account the electrostatic image forces arising due to the different dielectric constants of the quantum dot and the medium.

The theory is developed and the quasiparticles spectra and the wave functions are calculated for the complicated spherical quantum dots and periodical spherical nanostructures. The peculiarities of quasiparticles localisation in them are researched. The effect of charges spatial separation arises due to the big difference between the electron and hole effective masses and to the different heights of the potential barriers in the complicated quantum dots and periodical spherical nanoheterostructures.

The variational method (like Bethes' one) is developed for the calculation of the electron and hole spectra and wave functions in non-spherical QD. In the framework of this method the calculation of electron energy spectrum is performed for the cylindrical quantum dot CdS/ZnS with the finite height of the potential barrier in the media interface.

The band characteristic of the cubic superlattice of spherical quantum dots are calculated within the modified method of augmented plane waves. The energy of lowest electron band bottom is found as a function of QD's sizes and distances between them.

The theory of the phonon spectrum in complicated spherical semiconductor QDs is developed in the framework of the dielectric continuum model. On the example of nanosystems consisting of CdS, HgS, ZnS shells it is established that the phonon spectrum contains the modes of the confined phonons (one mode from each semiconductor shell) the energies of which are equal to the energies of longitudinal phonons of the corresponding massive crystals, and modes of interface phonons (two modes for each interface betewen neighbour semiconductors) which are located in the frames of longitudinal and transversal optical phonons of the respective massive crystals. The potentials of the polarizational field is obtained for the confined and interface phonons in complicated spherical quantum dots. And on their base the Hamiltonian of electron-phonon interaction in the representation of the second quantisation over the electron and phonon variables is established. Within the Green functions method the renormalization of electron and hole ground energy states due to the interaction with phonons is calculated taking totally into account the configurational interaction.

The theory of the excitons in complicated QDs is developed and on its base the energies of exciton excitations in simple spherical QD CdS embedded into the glass and organic medium and also in complicated QD CdS/HgS/H₂O and CdS/HgS/CdS/H₂O are calculated. The obtained results are in good correlation with the experimental data.

The theory of the electron and hole resonance quasistationary states is developed for the opened spherical and cylindrical nanosystems. The analytical expressions for the scattering matrices in opened QDs are obtained. The electron and hole life times in resonance quasistationary states are calculated for the one- and two-barrier QDs. The times of radiation transitions are calculated in dypole approximation in order to define the probabilities of quantum transition accompanied by the radiation of electromagnetic waves. The dependences of life times of resonance quasistationary states on the quantum wells sizes, on the widths of the potential barriers and on the magnitude of the longitudinal quasimomentum for the opened quantum wires are obtained. It is established that the electron or hole lifetime in resonance states of the opened quantum wires depends exponentially(decreases) on the square of quasimomentum. It brings to the transition of the fast quasiparticles through the barrier and that creates the possibility to the separation of the quasiparticles over the velocities.

Key words: quantum dot, phonons, electron-phonon interaction, quasistationary states, superlattice.

Размещено на Allbest.ru