Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
курсова_1 / КУРСОВА-4-КУРС.doc
Скачиваний:
10
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
496.64 Кб
Скачать

35

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА

ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра кореляційної оптики

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕКСИТОННИХ СТАНІВ У ШАРУВАТИХ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ КРИСТАЛАХ

Курсова робота

Зав. кафедрою,

доктор фіз.-мат. наук,

професор (О.В. Ангельський)

Керівник,

кандидат фіз.-мат. наук,

доцент (В.М. Крамар)

Виконавець,

студентка 4-го курсу (О.В. Пуганцева)

Чернівці

2009

Реферат

В курсовій роботі розглянуто теорію шаруватих кристалів та екситон-фононної взаємодії. Встановлено вигляд функції форми екситонної смуги поглинання для вищих екситонних станів та проаналізовано вплив температури і екситон-фононної взаємодії на її вигляд. Розрахунки виконано із використанням моделі екситона Ваньє – Мотта та аналізується вплив повздовжніх оптичних фононів у шаруватому напівпровіднику InSe та проведено порівняння результатів отриманих для ізотропного йодного напівпровідника CdS. Виконана робота дозволяє стверджувати те, що фононний вплив проявляється у довгохвильовому зміщенні смуг екситонного поглинання. Величина зміщення різна для різних екситонних станів, що може стати причиною порушення серіальних закономірностей спектру екситонних смуг, а також по-різному залежить від температури.

Сторінок – 34, рисунків – 10.

Ключові слова: екситон – фононна взаємодія, шаруваті кристали.

Зміст

Реферат

2

Вступ

4

Розділ 1. ОСОБЛИВОСТІ КРИСТАЛІЧНОЇ СТРУКТУРИ ТА ФОНОННОГО СПЕКТРУ ШАРУВАТИХ КРИСТАЛІВ

6

1.1. Структура шаруватих кристалів

6

1.2. Фононні стани кристалічної гратки

9

1.3. Особливості фононних спектрів шаруватих напівпровідників

11

Розділ 2. ФОРМУВАННЯ ЕКСИТОННИХ СТАНІВ У КРИСТАЛАХ

14

2.1. Без струмові збудження електронної системи у кристалах

14

2.2. Екситони Френкеля

17

2.3. Екситони Ваньє-Мотта

18

2.4. Екситон – фононна взаємодія

23

2.5. Екситонний спектр в шаруватих кристалах

24

2.6. Розрахунок та аналіз результатів

26

Висновки

33

Література

34


Вступ

Бурхливий розвиток мікроелектроніки, оптоелектроніки і квантової електроніки, планарної та інтегральної оптики зумовлений досягненнями напівпровідникового матеріалознавства, які дозволяють покращення характеристик існуючих і створення нових напівпровідникових приладів. Це, в свою чергу, забезпечується поглибленим вивченням фізичних явищ та процесів, що відбуваються у напівпровідникових кристалах. Одним із важливих інструментів досліджень такого типу є екситонна спектроскопія, оскільки екситони у напівпровідниках виступають у якості високочутливого мікрозонда, що дозволяє одержати інформацію про кристалічну та зонну структуру кристалів, стаціонарні стани теплових та електромагнітних збуджень, взаємодію, а також вплив на них різноманітних зовнішніх чинників.[1]

Вивчення особливостей оптичних, у тому числі й екситонних, спектрів поглинання дає уявлення про стан і характер руху часток у кристалі, а також механізми взаємодії між ними. Ця інформація важлива як з наукової точки зору, так і з практичної, оскільки може знайти застосування при створенні твердотільних елементів електронно-оптичної техніки. На даний час відомо багато експериментальних і теоретичних робіт, завдяки яким досягнуто розуміння фізичних процесів, що лежать в основі явища оптичного поглинання в ізотропних напівпровідниках і діелектриках.[13]Проте в природі існують речовини, які за своєю будовою займають проміжне місце між іонними і молекулярними сполуками, між тривимірними і двовимірними структурами – шаруваті кристали. Дослідження їх властивостей триває уже понад тридцять років,[2] проте залишається актуальним до цих пір внаслідок важливих особливостей таких кристалів, що робить їх привабливими об’єктами як для практичного використання. Зокрема, останнім часом велика увага приділяється вивченню структури і властивостей галогенідів важких металів з метою їх практичного використання в таких областях як мікроелектроніка (фотошаблони, елементи мікросхем), оптотехніка (голографічні решітки, дзеркала і лінзи, мікрошкали), літографія (офсетні форми), обчислювальна техніка (компактне середовище для збереження інформації). Існуючі галоїдно-срібляні фотоматеріали не в змозі забезпечити зростаючі потреби промисловості внаслідок дефіциту срібла на світовому ринку і зростаючих вимог щодо щільності запису інформації, роздільної здатності і т.п. Тому пошук і розробка нових без срібляних реєструючих середовищ, придатних для запису інформації є актуальною задачею. Вимогам, що висуваються до таких середовищ, цілком відповідають галогеніди важких металів, зокрема такі, як PbI2і SnI2, а також тришарові структури напівпровідник-метал-діелектрик на їх основі.

Розділ 1. ОСОБЛИВОСТІ КРИСТАЛІЧНОЇ СТРУКТУРИ ТА ФОНОННОГО СПЕКТРУ ШАРУВАТИХ КРИСТАЛІВ

Шаруваті напівпровідники є унікальними кристалічними структурами для вивчення фізичних властивостей сильноанізотропних кристалів оптичними методами. Різний порядок сил взаємодії між атомами в межах шарового пакету і між ними приводить до специфічних аномалій в електронному і коливному спектрах шаруватого кристала. До найбільш яскравих і надійно встановлених особливостей таких кристалів можна віднести сильну анізотропію ефективних мас носіїв заряду, а також появу низькоенергетичних мод в коливному спектрі кристала. Це пов’язується з особливістю вигляду енергетичних спектрів електронної і фононної систем, характерною для двовимірних структур. Проте, у багатьох шаруватих напівпровідниках ці спектри виявляють ознаки, характерні для тривимірних анізотропних структур. Одним з найбільш суперечливих з цієї точки зору є дийодид свинцю, дослідженню властивостей якого присвячено чимало робіт, як теоретичних, так і експериментальних [2,3], у тому числі й виконаних в останні роки [4,5].Ці кристали вирізняється серед інших багатьма своїми властивостями, зокрема суттєвими особливостями оптичних, в тому числі і екситонних, спектрів не всі з яких трактуються однозначно [2,6]. До таких належать і спостережувані [7] аномалії температурної залежності положення і форми смуг екситонного поглинання.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.