Диссертация (Неравновесные эффекты и нестационарный электронный транспорт в полупроводниковых наноструктурах с межчастичным взаимодействием), страница 2
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Неравновесные эффекты и нестационарный электронный транспорт в полупроводниковых наноструктурах с межчастичным взаимодействием". PDF-файл из архива "Неравновесные эффекты и нестационарный электронный транспорт в полупроводниковых наноструктурах с межчастичным взаимодействием", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой докторскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени доктора физико-математических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 2 страницы из PDF
Äåòàëüíîå èññëåäîâàíèå îñîáåííîñòåé ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â ñèñòåìàõ ñâåðõìàëûõ ðàçìåðîâ ñ ñèëüíûìè êóëîíîâñêèìèêîððåëÿöèÿìè ïîçâîëèò ïðèìåíÿòü òàêèå ìíîãî÷àñòè÷íûå ýôôåêòû êàêèíâåðñíàÿ çàñåëåííîñòü, îòðèöàòåëüíàÿ äèôôåðåíöèàëüíàÿ ïðîâîäèìîñòü,ïðîñòðàíñòâåííîå ïåðåðàñïðåäåëåíèå çàðÿäà, çàðÿäîâûå áèôóðêàöèè, ïëå-7íåíèå çàðÿäà, ðåëàêñàöèÿ çàðÿäîâîé ïëîòíîñòè è ò.ä. äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ íàíîñòðóêòóð ñ çàäàííûìè ýëåêòðîííûìè ñâîéñòâàìè èñîçäàíèÿ íà èõ îñíîâå íîâûõ òèïîâ ïðèáîðîâ íàíîýëåêòðîíèêè: ñâåðõáûñòðûõ çàðÿäîâûõ ïåðåêëþ÷àòåëåé, óñòðîéñòâ äèíàìè÷åñêîé ïàìÿòè, îñíîâàííûõ íà ïåðåêëþ÷åíèè ìåæäó íåñêîëüêèìè ñòàáèëüíûìè ñîñòîÿíèÿìè, îäíîýëåêòðîííûõ êâàíòîâûõ íàñîñîâ è òóðíèêåòîâ, âûñîêî÷àñòîòíûõ óñèëèòåëåé è äåòåêòîðîâ, ôóíêöèîíèðóþùèõ íà ýôôåêòå ðåçîíàíñíîãî òóííåëèðîâàíèÿ, àíàëîãîâûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé, ìèêðîñåíñîðîâ è èçëó÷àòåëåé,ãåíåðèðóþùèõ ñâåðõêîðîòêèå èìïóëüñû.
Åùå îäíèì âàæíûì ïðèìåíåíèåìÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå ýòàëîíà òîêà è ÷àñòîòû, ôóíêöèîíèðóþùåãî ïðè õàðàêòåðíûõ çíà÷åíèÿõ òîêà â íàíîàìïåðû ñ ðàáî÷èìè ÷àñòîòàìè â ãèãàãåðöû.Îäíîé èç âîçìîæíîñòåé äëÿ óïðàâëåíèÿ ýëåêòðîííûìè ñâîéñòâàìèâ òâåðäîòåëüíûõ íàíîñòðóêòóðàõ ÿâëÿåòñÿ ââåäåíèå â ïîëóïðîâîäíèêîâóþìàòðèöó íà ñòàäèè åå èçãîòîâëåíèÿ ïðèìåñíûõ àòîìîâ.  ðåçóëüòàòå, ïðèìåñíûå àòîìû, èìïëàíòèðîâàííûå â ïîäïîâåðõíîñòíûå ñëîè ïîëóïðîâîäíèêîâîé ñòðóêòóðû, îáðàçóþò çàðÿäîâûå ëîêàëèçîâàííûå ñîñòîÿíèÿ, ÷òîïðèâîäèò ê ïåðåðàñïðåäåëåíèþ ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè â ïîëóïðîâîäíèêå. Òàêèì îáðàçîì, íàëè÷èå ïðèìåñíûõ àòîìîâ â ïîëóïðîâîäíèêîâîé ìàòðèöå ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ëîêàëüíûõ ýëåêòðîííûõ ñâîéñòâ ñèñòåìû.Ïîíèìàíèå ìèêðîñêîïè÷åñêîé ïðèðîäû ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ ïðèíàëè÷èè ïðèìåñíûõ àòîìîâ, ïîçâîëèò ñîçäàâàòü áàçîâûå ýëåìåíòû òâåðäîòåëüíîé ýëåêòðîíèêè íàíîìåòðîâûõ ðàçìåðîâ ñ çàäàííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè.
 ýòîé îáëàñòè â íàñòîÿùåå âðåìÿ îñòàþòñÿ íåðåøåííûìè äî êîíöàïðîáëåìû êîíòðîëèðóåìîãî èçìåíåíèÿ ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè ïîä âîçäåéñòâèåì íàïðÿæåíèÿ, êîíòðîëÿ íàä ÷èñëîì àòîìîâ, îïðåäåëåíèÿ ìåñòîïîëîæåíèÿ èìïëàíòèðîâàííûõ ïðèìåñíûõ àòîìîâ, âëèÿíèÿ ìåæ÷àñòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íà ñâîéñòâà ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà è êîððåêòíîãî îïèñàíèÿòóííåëüíîé ñâÿçè ìåæäó ïðèìåñíûì àòîìîì è ðåçåðâóàðîì.  ñâÿçè ñ ýòèìàêòóàëüíîé ÿâëÿåòñÿ ïðîáëåìà ðîëè çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé,îáðàçîâàííûõ íèçêîðàçìåðíûìè ñòðóêòóðàìè íà ïîâåðõíîñòè ýëåìåíòàðíûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ è ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñîåäèíåíèé, â ôîðìèðîâàíèèõàðàêòåðíûõ îñîáåííîñòåé òóííåëüíûõ õàðàêòåðèñòèê íàíîñòðóêòóð.Ôóíäàìåíòàëüíûì îãðàíè÷åíèåì, îïðåäåëÿþùèì ïàðàìåòðû ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â òâåðäîòåëüíûõ íàíîñòðóêòóðàõ, ÿâëÿåòñÿ ôëèêêåðøóì.
Óìåíüøåíèå ðàçìåðîâ ñîâðåìåííûõ óñòðîéñòâ ìèêðî- è íàíîýëåêòðîíèêè, íåîáõîäèìîå äëÿ óâåëè÷åíèÿ ñêîðîñòåé ïåðåäà÷è è ïîâûøåíèÿ ïëîò-8íîñòè èíôîðìàöèè, îãðàíè÷åíî âîçðàñòàíèåì ôëèêêåð øóìà, ÷òî ïðèâîäèòê óìåíüøåíèþ ñîîòíîøåíèÿ ñèãíàë/øóì.  ñâÿçè ñ ýòèì íåîáõîäèìî ïîíÿòü ìèêðîñêîïè÷åñêóþ ïðèðîäó ôëèêêåð øóìà è îïðåäåëèòü ðîëü ìåæ÷àñòè÷íûõ êîððåëÿöèé â åãî ôîðìèðîâàíèè, ÷òî ïîçâîëèò â äàëüíåéøåìèññëåäîâàòü ìåõàíèçìû ïîäàâëåíèÿ øóìà ñî ñïåêòðîì 1/f α â ïîëóïðîâîäíèêîâûõ íàíîñòðóêòóðàõ.Îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò ïðîöåññû íåñòàöèîíàðíîãî ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà è ðåëàêñàöèè çàðÿäà â ñèñòåìàõ ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê.
Ñîâðåìåííûå òåõíîëîãèè ðîñòà êâàíòîâûõ òî÷åê ïîçâîëÿþò ñ âûñîêîéòî÷íîñòüþ êîíòðîëèðîâàòü òàêèå ïàðàìåòðû òî÷åê êàê ðàçìåð, ôîðìà èýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð. Ñèñòåìû êâàíòîâûõ òî÷åê äàþò ïðèíöèïèàëüíóþâîçìîæíîñòü äëÿ êîíòðîëèðóåìíîãî ìàíèïóëèðîâàíèÿ ëîêàëèçîâàííûì çàðÿäîì íà õàðàêòåðíûõ ìàñøòàáàõ ïîðÿäêà äåñÿòêîâ íàíîìåòðîâ è ìîãóòáûòü èñïîëüçîâàíû ïðè ñîçäàíèè ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ, îñíîâàííûõ íàêâàíòîâîé êèíåòèêå èíäèâèäóàëüíûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé.  íàñòîÿùåå âðåìÿ îñòàåòñÿ íåðåøåííûì âîïðîñ êîíòðîëèðóåìîãî ïåðåêëþ÷åíèÿñèñòåì ñâåðõìàëûõ ðàçìåðîâ ìåæäó óñòîé÷èâûìè ñîñòîÿíèÿìè. Îñîáåííîñòè ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â êâàíòîâûõ òî÷êàõ îïðåäåëÿþòñÿ âåëè÷èíîéêóëîíîâñêèõ êîððåëÿöèé, ýëåêòðîí-ôîíîííûì âçàèìîäåéñòâèåì, àìïëèòóäàìè òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ è òîïîëîãèåé ñèñòåìû. Îäíîé èç íàèáîëåå ñóùåñòâåííûõ è íåðåøåííûõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ýòîé îáëàñòè ïðîáëåì ÿâëÿåòñÿ ïðîáëåìà âðåìåííîé ýâîëþöèè çàðÿäà â ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷êàõ,âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà òåðìîñòàòà, ïðèíàëè÷èè ìåæ÷àñòè÷íûõ êîððåëÿöèé.Ñóùåñòâóþùèå ìåòîäû òåîðåòè÷åñêîãî àíàëèçà íåðàâíîâåñíûõ íàíîñòðóêòóð ñ ñèëüíûìè ýëåêòðîííûìè êîððåëÿöèÿìè (ìåòîä ôóíêöèîíàëüíîé ðåíîðì-ãðóïïû [1], êâàíòîâûå ìåòîäû Ìîíòå-Êàðëî [2], äèíàìè÷åñêîåïðèáëèæåíèå ñðåäíåãî ïîëÿ [3] è ò.ä.) íå ïîçâîëÿþò îïèñàòü íàáëþäàåìûå îñîáåííîñòè ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â ñëó÷àå, êîãäà âåëè÷èíà êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñîïîñòàâèìà ñ ðàññòîÿíèåì ìåæäó îäíîýëåêòðîííûìè óðîâíÿìè ýíåðãèè ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé èëè ñ øèðèíàìèóðîâíåé, îáóñëîâëåííûìè òóííåëüíîé ñâÿçüþ ñ ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà.
Ñîîòâåòñòâåííî, âîçíèêàåò ïðîáëåìà ðàçâèòèÿ âçàèìîñâÿçàííûõ òåîðåòè÷åñêèõ ïîäõîäîâ è ìåòîäîâ êîððåêòíîãî îïèñàíèÿ îñîáåííîñòåéíåñòàöèîíàðíîãî ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â íåðàâíîâåñíûõ íàíîñòðóêòóðàõ ñ ñèëüíûìè ýëåêòðîííûìè êîððåëÿöèÿìè áåç ââåäåíèÿ ìàëîãî ïàðà-9ìåòðà ïî âåëè÷èíå êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Ó÷èòûâàÿ ñîâðåìåííîåñîñòîÿíèå èññëåäîâàíèé íåðàâíîâåñíûõ ýôôåêòîâ è îñîáåííîñòåé íåñòàöèîíàðíîãî ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â íàíîñòðóêòóðàõ ïðè íàëè÷èè ñèëüíîãîìåæ÷àñòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü öåëü äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû.äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû ñîñòîÿëà â ðàçðàáîòêå íîâûõ ìåòîäîâ òåîðåòè÷åñêîãî îïèñàíèÿ îñîáåííîñòåé íåðàâíîâåñíîé êèíåòèêè, ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê è íåñòàöèîíàðíûõ ýôôåêòîâ ïðè ýëåêòðîííîìòðàíñïîðòå ÷åðåç ïîëóïðîâîäíèêîâûå íàíîñòðóêòóðû ñ ñèëüíûì ìåæ÷àñòè÷íûì âçàèìîäåéñòâèåì, à òàêæå â óñòàíîâëåíèè ýëåêòðîííûõ ñâîéñòâíåðàâíîâåñíûõ íàíîñòðóêòóð ñ ñèëüíûìè êîððåëÿöèÿìè.ÖåëüÄëÿ äîñòèæåíèÿ ïîñòàâëåííîé öåëè áûëè ðàññìîòðåíû ñëåäóþùèåëîêàëüíûå çàäà÷è:1.
Ðàçðàáîòàòü òåîðåòè÷åñêóþ ìîäåëü, ïîçâîëÿþùóþ èññëåäîâàòü íàìèêðîñêîïè÷åñêîì óðîâíå ðîëü ìíîãî÷àñòè÷íûõ ýôôåêòîâ â ôîðìèðîâàíèè ñèíãóëÿðíûõ îñîáåííîñòåé â ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà â øèðîêîì äèàïàçîíå íàïðÿæåíèé íà òóííåëüíîì êîíòàêòå. Óñòàíîâèòü ñ ïîìîùüþ ïðåäëîæåííîé ìîäåëè ìåõàíèçì âîçíèêíîâåíèÿ íèçêî÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòèòóííåëüíîãî òîêà âèäà 1/f α â îêðåñòíîñòè ñîñòîÿíèé, ëîêàëèçîâàííûõ íà ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâ.2. Èññëåäîâàòü îñîáåííîñòè òóííåëüíûõ õàðàêòåðèñòèê â óñëîâèÿõ ñóùåñòâîâàíèÿ íåñêîëüêèõ êîíêóðèðóþùèõ êàíàëîâ äëÿ òðàíñïîðòàýëåêòðîíîâ â íåðàâíîâåñíûõ íàíîñòðóêòóðàõ ñ çàðÿäîâûìè ëîêàëèçîâàííûìè ñîñòîÿíèÿìè.
Âûÿâèòü âëèÿíèå êóëîíîâñêèõ êîððåëÿöèéëîêàëèçîâàííûõ ýëåêòðîíîâ íà âèä ëîêàëüíûõ ñïåêòðîâ òóííåëüíîéïðîâîäèìîñòè.3. Ðàçðàáîòàòü òåîðåòè÷åñêèå ìåòîäû, ïîçâîëÿþùèå ïðîâîäèòü àíàëèçòðàíñïîðòíûõ ñâîéñòâ ýëåêòðîííûõ ñèñòåì ñâåðõìàëûõ ðàçìåðîâ ñòî÷íûì ó÷åòîì êóëîíîâñêèõ êîððåëÿöèé ëîêàëèçîâàíííûõ ýëåêòðîíîâ âî âñåõ ïîðÿäêàõ è èññëåäîâàòü îñîáåííîñòè òóííåëüíûõ õàðàêòåðèñòèê òàêèõ ñèñòåì â øèðîêîì äèàïàçîíå ïàðàìåòðîâ. Îñîáîå âíèìàíèå áóäåò óäåëåíî èññëåäîâàíèþ ñèñòåì ñ êîíå÷íûì çíà÷åíèåì âåëè÷èíû êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, êîòîðîå ìîæåò áûòü ñîïîñòàâè-10ìî ñ õàðàêòåðíûì ðàññòîÿíèåì ìåæäó óðîâíÿìè ýíåðãèè èññëåäóåìîéñèñòåìû.4.
Äåòàëüíî ïðîàíàëèçèðîâàòü âëèÿíèå êóëîíîâñêèõ êîððåëÿöèé ëîêàëèçîâàííûõ ýëåêòðîíîâ â íåðàâíîâåñíûõ íàíîñòðóêòóðàõ íà äèíàìèêó çàðÿäîâûõ è ñïèíîâûõ êîíôèãóðàöèé ìíîãî÷àñòè÷íûõ ñîñòîÿíèé;ïðîàíàëèçèðîâàòü ïîâåäåíèå ýëåêòðîííûõ ÷èñåë çàïîëíåíèÿ íà óðîâíÿõ ýíåðãèè è ïîëíûõ ýëåêòðîííûõ ÷èñåë çàïîëíåíèÿ; èññëåäîâàòüòóííåëüíûå õàðàêòåðèñòèêè äëÿ ðàçëè÷íûõ ñîîòíîøåíèé ìåæäó ïàðàìåòðàìè ñèñòåìû (ïîëîæåíèåì óðîâíåé ýíåðãèè, âåëè÷èíîé êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, àìïëèòóäàìè òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ).5. Ïðîàíàëèçèðîâàòü âðåìåííóþ ýâîëþöèþ çàðÿäà, ëîêàëèçîâàííîãî âñèñòåìå ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê, âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà ðåçåðâóàðà, ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêèõêîððåëÿöèé è ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Âûÿâèòü îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè ðåëàêñàöèè çàðÿäà, èçìåíÿÿ â øèðîêîì äèàïàçîíå ïàðàìåòðû èññëåäóåìîé ñèñòåìû.
Îïðåäåëèòü âîçìîæíûå çàêîíû ðåëàêñàöèè çàðÿäà è ðàññìîòðåòü îñîáåííîñòè, âîçíèêàþùèå ïðèâðåìåííîé ýâîëþöèè çàðÿäà â ñèñòåìàõ, ñîñòîÿùèõ èç áîëüøîãî ÷èñëà êâàíòîâûõ òî÷åê.6. Ðàçðàáîòàòü ìåòîä äëÿ îïèñàíèÿ âðåìåííîé ýâîëþöèè çàðÿäà â ñèñòåìå ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê ñ êóëîíîâñêèìè êîððåëÿöèÿìè, âçàèìîäåéñòâóþùèìè ñ ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà, ïîçâîëÿþùèé âûéòè çà ðàìêè ïðèáëèæåíèÿ ñðåäíåãî ïîëÿ è âûÿâèòü îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèè çàðÿäà ñ ó÷åòîì êóëîíîâñêèõ êîððåëÿöèé âñåõ ïîðÿäêîâ ìåæäó ëîêàëèçîâàííûìè ýëåêòðîíàìè. Íà îñíîâå ïðåäëîæåííîãîìåòîäà ïðîàíàëèçèðîâàòü äèíàìèêó ëîêàëèçîâàííûõ ýëåêòðîíîâ.Íàó÷íàÿ íîâèçíà: ðàáîòû ñîñòîèò â ðàçðàáîòêå òåîðåòè÷åñêèõ ìå-òîäîâ èññëåäîâàíèÿ íåðàâíîâåñíûõ ýôôåêòîâ è íåñòàöèîíàðíîãî ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â ñèëüíî êîððåëèðîâàííûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñèñòåìàõíàíîìåòðîâûõ ðàçìåðîâ è â âûÿâëåíèè íîâûõ ýôôåêòîâ, ñâÿçàííûõ ñ ñèëüíûìè ìåæ÷àñòè÷íûìè êîððåëÿöèÿìè, êîòîðûå êîðåííûì îáðàçîì èçìåíÿþò òóííåëüíûå õàðàêòåðèñòèêè èññëåäóåìûõ ñèñòåì.11 äèññåðòàöèè ñôîðìóëèðîâàíû è îáîñíîâàíû íàó÷íûå ïîëîæåíèÿ èâûâîäû, êîòîðûå â ñîâîêóïíîñòè ñîñòàâëÿþò êðóïíûé âêëàä â íàó÷íîå íàïðàâëåíèå - íåñòàöèîíàðíûé ýëåêòðîííûé òðàíñïîðò â íàíîñòðóêòóðàõ ññèëüíûìè ìåæ÷àñòè÷íûìè êîððåëÿöèÿìè.
