Кинетические свойства низкоразмерных материалов наноэлектроники в сильных внешних полях (06.09.2010)

Автор: Завьялов Дмитрий Викторович

Изученные и предсказанные эффекты, такие как радиоэлектрический эффект в сильном электрическом поле и взаимное поперечное оптическое выпрямление в однослойном и двухслойном графене, могут быть использованы при конструировании новых приборов микро- и наноэлектроники: сверхбыстрых оптических детекторов, интерферометров и т.д.

Кроме того, полученные результаты могут использоваться в качестве учебного материала при чтении курсов по физике твердого тела в высших учебных заведениях.

На защиту выносятся следующие положения

Предсказанные и изученные в работе явления и эффекты обладают яркими и важными с практической точки зрения особенностями.

Пороговый характер имеют:

- зависимости плотности тока, текущего перпендикулярно оси СР, от напряженности продольного квантующего электрического поля;

- зависимости проводимости квантового цилиндра со сверхрешеткой в условиях штарковской лестницы от напряженности квантующего электрического поля;

- зависимости высокочастотной проводимости спиральной квантовой проволоки, находящейся в постоянном электрическом поле от частоты падающей электромагнитной волны;

- статическая вольт-амперная характеристика квантовой нити с жесткими стенками при учете ионизации примесей электромагнитной волной;

- коэффициент внутриминизонного поглощения кноидальных волн в СР с учетом процессов ионизации примесей.

Резонансный характер носят:

- зависимости тока увлечения в СР в присутствии сильного электрического поля, направленного вдоль ее оси;

- зависимости поперечной магнитопроводимости СР в условиях штарковского квантования от магнитного и продольного электрического полей;

- зависимость постоянной составляющей продольной плотности тока, вызванного в СР совместным действием высокочастотных электрических полей двух ЭМ волн от напряженности поля одной из волн, которая предполагается кноидальной.

Следует ожидать проявления осцилляционного характера в следующих исследованных ситуациях:

- влияние кноидальной электромагнитной волны на статическую вольт-амперную характеристику двумерной СР приводит к появлению осцилляций, которые не связаны с переходами носителей между штарковскими подуровнями;

- осцилляции продольной магнитотермоэдс одномерной полупроводниковой СР, обусловленные квантованием Ландау, модулируются осцилляциями, связанными с брэгговскими отражениями от краев минизоны проводимости.

Должны проявляться следующие поперечные выпрямляющие свойства графена:

- эллиптически поляризованная электромагнитная волна, падающая нормально на поверхность графена должна вызвать появление постоянной поперечной составляющей тока в направлении перпендикулярном приложенному тянущему постоянному электрическому полю;

- при нормальном падении на графен двух электромагнитных волн разной частоты с векторами напряженности, направленными перпендикулярно друг другу в случае, когда отношение частот падающих волн равно двум должна возникнуть постоянная составляющая электрического тока.

Столкновения электромагнитных солитонов в окрестности слоя с повышенной концентрацией носителей заряда в СР не являются абсолютно упругими. Пороговое значение концентрации носителей заряда для прохождения слоя взаимодействующими солитонами значительно отличается от порогового значения для одиночного прохождения солитонов.

Апробация результатов

Основные результаты докладывались на следующих научных конференциях:

– V Международная конференция “Оптика, оптоэлектроника и технологии” (Ульяновск, 2003 г.);

– X Международная конференция “Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы ” (Ульяновск, 2008 г.);

– II Международная конференция по физике электронных материалов / Направление: “Квантоворазмерные и другие физические явления” / Калуга, 2005;

– III Международная конференция по физике электронных материалов / Направление: “Квантоворазмерные и другие физические явления” / Калуга, 2008;

– II, III, IV Международные семинары “Физико-математическое моделирование систем” / Направление: «Моделирование физических процессов в конденсированных средах» / Воронеж, 2005, 2007, 2009;

– X, XIII, XIV, XV, XVIII, XIX Международные совещания “Радиационная физика твердого тела” /Направление: «радиационная физика неметаллических материалов»/ Севастополь, 2003, 2004, 2004, 2006, 2008, 2009.

– Седьмая Региональная Научная Конференция «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование»/ направление: «Физика конденсированного состояния» / Владивосток, 2007;

– X Конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (ПДММ-10) / Владивосток, 2006;

Личный вклад автора

Все результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично при консультациях со стороны заведующего кафедрой общей физики Волгоградского государственного педагогического университета профессора Крючкова С.В. Автору принадлежит постановка задач в большинстве работ. В подавляющем большинстве совместных работ диссертантом лично проведены аналитические выкладки и написаны программы для численных расчетов. В части работ аналитические выкладки, численный анализ и обсуждение результатов проводились совместно с аспирантами кафедры общей физики Мещеряковой Н.Е., Кухарем Е.И., Каплей Е.В., Сивашовой Е.С., Марчуком Э.В., Конченковым В.И., Тюлькиной Т.А.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Общий объем составляет 298 страниц, включая 89 рисунков и графиков. Список литературы содержит 235 наименований цитируемых работ отечественных и зарубежных авторов.

Публикации

По результатам диссертационного исследования опубликовано 32 статьи, в том числе публикаций в журналах из списка ВАК для докторских диссертаций – 20 (из них 18 работ в журналах издательства РАН – “Физика твердого тела”, “Физика и техника полупроводников”, “Оптика и спектроскопия”, “Журнал технической физики”, “Письма в журнал технической физики”).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, сформулирована цель диссертационной работы, приведены формулировки основных положений, выносимых на защиту.

Первая глава посвящена влиянию сильного постоянного электрического поля на электронные процессы в низкоразмерных структурах. Здесь решена задача о вычислении поперечной проводимости полупроводниковой СР, когда кроме сильного электрического поля, приложенного воль оси СР, существует слабое поперечное электрическое поле. Наличие поперечного поля может быть связано как с неточностью ориентации вектора напряженности электрического поля вдоль оси СР, так и со специально создающимися условиями. Это приводит к тому, что в поперечном направлении, в плоскости слоев СР, возникает электрический ток.


загрузка...