Диссертация (1097781), страница 27
Текст из файла (страница 27)
3.10 . Çàâèñèìîñòè íèçêî÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà îò ÷àñòîòû ñ ó÷åòîì êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ ñêîðîñòåé ïåðåõîäîâ äëÿ äâóõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé â òóííåëüíîì êîíòàêòå.eV = ε2 = ε1 , W1 = 0, 4, W2 = 0, 3, T = 0, 01.Ñïåêòðàëüíûå çàâèñèìîñòè äåìîíñòðèðóþò, ÷òî ó÷åò êóëîíîâñêîãîâçàèìîäåéñòâèÿ, ñâÿçàííîãî ñ íàëè÷èåì â îáëàñòè òóííåëüíîãî êîíòàêòà çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé, ïðèâîäèò ê ñèíãóëÿðíîìó ïîâåäåíèþíèçêî÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ñïåêðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà âîêðåñòíîñòè íóëåâîé ÷àñòîòû.
Ñ óìåíüøåíèåì ÷àñòîòû íàáëþäàåòñÿ ñòåïåííîå âîçðàñòàíèå àìïëèòóäû ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà.Ðàññìîòðèì ñïåêòðû òóííåëüíîãî òîêà, ïðåäñòàâëåííûå â äâîéíîì138ëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå, äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé ýíåðãèé êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ è ðàçëè÷íûõ ïàðàìåòðîâ òóííåëüíîãî êîíòàêòà. Äëÿîïðåäåëåíèÿ îáëàñòåé ÷àñòîò, â êîòîðûõ êàæäîå èç ñëàãàåìûõ â âûðàæåíèè(3.34), äàþùèõ îïðåäåëÿåìûé êóëîíîâñêèì âçàèìîäåéñòâèåì ñèíãóëÿðíûéâêëàä â ñïåêòðàëüíóþ ïëîòíîñòü òóííåëüíîãî òîêà íàèëó÷øèì îáðàçîìàïïðîêñèìèðóåò ñïåêòðàëüíóþ çàâèñèìîñòü (òî åñòü äàåò äîìèíèðóþùèéâêëàä â ñïåêòð), ïîñòðîèì íå òîëüêî ïîëíûå ñïåêòðû òóííåëüíîãî òîêà,íî è êàæäîå èç ñëàãàåìûõ, ó÷èòûâàþùèõ êóëîíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå ïîîòäåëüíîñòè äëÿ ôèêñèðîâàííîãî íàáîðà ïàðàìåòðîâ.
Ïîñêîëüêó êàæäîåèç çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ìîæåò îáëàäàòü êàê ïîëîæèòåëüíûì, òàê è îòðèöàòåëüíûì çàðÿäîì, à âåëè÷èíà ïîêàçàòåëÿ α îïðåäåëÿåòñÿçàðÿäîâûì ñîñòîÿíèåì ïðèìåñíîãî àòîìà, òî äëÿ ïîëíîãî àíàëèçà òóííåëüíûõ ïðîöåññîâ â ñèñòåìå ñ äâóìÿ ëîêàëèçîâàííûìè ñîñòîÿíèÿìè íåîáõîäèìî ðàññìîòðåòü âñå âîçìîæíûå êîìáèíàöèè çíàêîâ çàðÿäîâ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé.
Ñíà÷àëà ðàññìîòðèì ñèòóàöèþ, êîãäà îáà çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèÿ èìåþò ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä è áëèçêèå ïî âåëè÷èíåçíà÷åíèÿ óðîâíåé ýíåðãèé (ðèñ.).3.11Ðèñ. 3.11 . Çàâèñèìîñòè íèçêî÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà îò ÷àñòîòû ñ ó÷åòîì êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõñêîðîñòåé ïåðåõîäà äëÿ äâóõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé â òóííåëüíîì êîíòàêòå â äâîéíîìëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå.eV = ε2 = ε1 , W1 = 0, 4, W2 = 0, 3, T = 0, 01.Íà ñïåêòðàõ òóííåëüíîãî òîêà, ïðåäñòàâëåííûõ â äâîéíîì ëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå, íàáëþäàåòñÿ îòêëîíåíèå îò ëèíåéíîãî çàêîíà ñ ðîñòîì÷àñòîòû. Òàêîå ïîâåäåíèå ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî íà ìàëûõ ÷àñòîòàõïðåîáëàäàåò âêëàä â ñïåêòðàëüíóþ ïëîòíîñòü îò ñëàãàåìûõ, ïðèâîäÿùèõê ñèíãóëÿðíîé ðàñõîäèìîñòè â îêðåñòíîñòè íóëåâîé ÷àñòîòû è ñâÿçàííûõ139ñ ïåðåíîðìèðîâêîé àìïëèòóä òóííåëüíîãî ïåðåõîäà ïðè ó÷åòå êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.
Ñëàãàåìîå, îïèñûâàþùåå ñïåêòðàëüíóþ ïëîòíîñòü òóííåëüíîãî òîêà áåç ó÷åòà êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, äàåò íåçíà÷èòåëüíûé ïîñòîÿííûé ïî àìïëèòóäå âêëàä â ïîëíûé ñïåêòð â îêðåñòíîñòè íóëåâîé ÷àñòîòû (ðèñ.).Ñ ðîñòîì ÷àñòîòû âêëàä îò ñëàãàåìûõ, ïðèâîäÿùèõ ê ñèíãóëÿðíîéðàñõîäèìîñòè â îêðåñòíîñòè íóëåâîé ÷àñòîòû, ïåðåñòàåò äîìèíèðîâàòü, èåãî àìïëèòóäà âûõîäèò íà ïîñòîÿííîå çíà÷åíèå. Âêëàä îò ñëàãàåìîãî, íåó÷èòûâàþùåãî êóëîíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå, ñ óâåëè÷åíèåì ÷àñòîòû äåìîíñòðèðóåò óìåíüøåíèå àìïëèòóäû. Òàêîå ïîâåäåíèå ñïåêòðàëüíûõ çàâèñèìîñòåé, ïîëó÷åííûõ áåç ó÷åòà êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, è îáóñëàâëèâàåò îòêëîíåíèå ïîëíîé ñïåêòðàëüíîé çàâèñèìîñòè â äâîéíîì ëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå îò ëèíåéíîãî çàêîíà.Ñïåêòðàëüíûå çàâèñèìîñòè ïîçâîëÿþò ñäåëàòü ñëåäóþùèé âûâîä: âîêðåñòíîñòè íóëåâîé ÷àñòîòû äëÿ ëþáûõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ òóííåëüíîãî êîíòàêòà íèçêî÷àñòîòíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà îïðåäåëÿåòñÿ ñëàãàåìûì, äàþùèì íàèáîëåå ñèëüíóþ ñèíãóëÿðíóþ ðàñõîäèìîñòü, îáóñëîâëåííóþ ñóììàðíîé ýíåðãèåé êóëîíîâñêîãîâçàèìîäåéñòâèÿ äâóõ çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ñ ýëåêòðîíàìèâ ñîñòîÿíèÿõ íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà.Ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ.ñïåêòðàëüíûå çàâèñèìîñòè, íàèëó÷øèì îáðàçîì ìîãóò áûòü àïïðîêñèìèðîâàíû ñëàãàåìûì, îïðåäåëÿåìûìñóììàðíîé ýíåðãèåé êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ äâóõ çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé â òóííåëüíîì êîíòàêòå ñ ýëåêòðîíàìè íåïðåðûâíîãîñïåêòðà ïðè ëþáûõ çíà÷åíèÿõ ÷àñòîòû.
 ýòîì ñëó÷àå âåëè÷èíà ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ ýëåêòðîíîâ (ñêîðîñòè ïåðåõîäîâ) ìåæäóëîêàëèçîâàííûì ñîñòîÿíèåì, îáðàçîâàííûì ïðèìåñíûì àòîìîì, è ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà ïîëóïðîâîäíèêà ïðåâîñõîäèò íà ïîðÿäîê âåëè÷èíó ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ ýëåêòðîíîâ (ñêîðîñòèïåðåõîäîâ) ìåæäó ëîêàëèçîâàííûìè ñîñòîÿíèÿìè (T ).Äëÿ ïðåäñòàâëåííîé íà ðèñ.ñïåêòðàëüíîé çàâèñèìîñòè ñ ðîñòîì ÷àñòîòû îñíîâíîé âêëàä â ñïåêòðàëüíóþ ïëîòíîñòü òóííåëüíîãî òîêà îáóñëîâëåí ñëàãàåìûì, çàâèñÿùèì îò ýíåðãèè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ çàðÿäîâîãî ëîêàëèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ íà îñòðèå çîíäà ÑÒÌ ñ ýëåêòðîíàìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà. Âåëè÷èíà ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ ýëåêòðîíîâ (ñêîðîñòè ïåðåõîäîâ) ìåæäó ëîêàëèçîâàííûì3.83.11 á3.11 ã140ñîñòîÿíèåì, îáðàçîâàííûì ïðèìåñíûì àòîìîì, è ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà ïîëóïðîâîäíèêà èìååò òîò æå ïîðÿäîê, ÷òî è âåëè÷èíà ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ ýëåêòðîíîâ (ñêîðîñòè ïåðåõîäîâ)ìåæäó ëîêàëèçîâàííûìè ñîñòîÿíèÿìè (T ).
Ìàòðè÷íûé ýëåìåíò òóííåëüíîãî ïåðåõîäà ìåæäó ëîêàëèçîâàííûì íà îñòðèå çîíäà ÑÒÌ ñîñòîÿíèåìè ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà ïîëóïðîâîäíèêà ïðåâîñõîäèò íà ïîðÿäîê âåëè÷èíó ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ ýëåêòðîíîâ(ñêîðîñòè ïåðåõîäîâ) ìåæäó ëîêàëèçîâàííûì ñîñòîÿíèåì, îáðàçîâàííûìïðèìåñíûì àòîìîì íà ïîâåðõíîñòè, è ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðàïîëóïðîâîäíèêà.Íà ñïåêòðàëüíûõ çàâèñèìîñòÿõ, ïðèâåäåííûõ íà ðèñ.ñ ðîñòîì ÷àñòîòû îñíîâíîé âêëàä â ñïåêòðàëüíóþ ïëîòíîñòü òóííåëüíîãî òîêà îáóñëîâëåí ñëàãàåìûì, çàâèñÿùèì îò ýíåðãèè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ëîêàëèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ, îáðàçîâàííûì ïðèìåñíûì àòîìîì. Ïðèäàëüíåéøåì ðîñòå ÷àñòîòû ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü òóííåëüíîãî òîêà îïðåäåëÿåòñÿ ñëàãàåìûì, ñâÿçàííûì ñ ëîêàëèçîâàííûì ñîñòîÿíèåì íà îñòðèåçîíäà ÑÒÌ è, ñëåäîâàòåëüíî, çàâèñÿùèì îò ýíåðãèè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ çàðÿäîâîãî ëîêàëèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ íà îñòðèå çîíäà ÑÒÌ ñýëåêòðîíàìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà.
 ýòîì ñëó÷àå âåëè÷èíû ìàòðè÷íûõýëåìåíòîâ òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ ýëåêòðîíîâ (ñêîðîñòè ïåðåõîäîâ) ìåæäóëîêàëèçîâàííûìè ñîñòîÿíèÿìè â îáëàñòè òóííåëüíîãî êîíòàêòà è ñîñòîÿíèÿìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà ïîëóïðîâîäíèêà èìåþò òîò æå ïîðÿäîê, ÷òîè âåëè÷èíà ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà òóííåëüíûõ ïåðåõîäîâ ýëåêòðîíîâ (ñêîðîñòè ïåðåõîäîâ) ìåæäó ëîêàëèçîâàííûìè ñîñòîÿíèÿìè (T ).Äëÿ òóííåëüíîãî ñïåêòðà, ïðåäñòàâëåííîãî íà ðèñ., ñ ðîñòîì÷àñòîòû âêëàä â ñïåêòðàëüíóþ ïëîòíîñòü òóííåëüíîãî òîêà îáóñëîâëåíñëàãàåìûì, îïðåäåëÿåìûì ýíåðãèåé êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ëîêàëèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ íà îñòðèå ÑÒÌ ñ ýëåêòðîíàìè â ñîñòîÿíèÿõ íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà. Ïðè ïîñëåäóþùåì óâåëè÷åíèè ÷àñòîòû ñïåêòð îïðåäåëÿåòñÿñëàãàåìûì, çàâèñÿùèì îò ýíåðãèè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ëîêàëèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ, îáðàçîâàííîãî ïðèìåñíûì àòîìîì.Òåïåðü ðàññìîòðèì çàâèñèìîñòè ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà îò ÷àñòîòû â äâîéíîì ëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà îáà çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèÿ èìåþò ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä, è âåëè÷èíà îäíîé èç ýíåðãèé âçàèìîäåéñòâèÿ çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèòâåëè÷èíó äðóãîé (ðèñ.).3.11 à3.11 â3.12141Ðèñ.
3.12 . Çàâèñèìîñòè íèçêî÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà îò ÷àñòîòû ñ ó÷åòîì êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõñêîðîñòåé ïåðåõîäà äëÿ äâóõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé â òóííåëüíîì êîíòàêòå â äâîéíîìëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå.eV = ε2 = ε1 , T = 0, 01.Ñïåêòðàëüíûå çàâèñèìîñòè äåìîíñòðèðóþò, ÷òî â îêðåñòíîñòè íóëåâîé ÷àñòîòû äëÿ ëþáûõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ òóííåëüíîãî êîíòàêòà íèçêî÷àñòîòíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà îïðåäåëÿåòñÿ ñëàãàåìûì, äàþùèì íàèáîëåå ñèëüíóþ ñèíãóëÿðíóþ ðàñõîäèìîñòü, îáóñëîâëåííóþ ñóììàðíîé ýíåðãèåé êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿäâóõ çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ñ ýëåêòðîíàìè â ñîñòîÿíèÿõíåïðåðûâíîãî ñïåêòðà.Ñ ðîñòîì ÷àñòîòû ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü òóííåëüíîãî òîêà îïðåäåëÿåòñÿ ñëàãàåìûì, çàâèñÿùèì îò íàèáîëüøåãî ïî âåëè÷èíå çíà÷åíèÿ ýíåðãèè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ çàðÿäîâîãî ëîêàëèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ ñýëåêòðîíàìè â ñîñòîÿíèÿõ íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà.Òåïåðü ðàññìîòðèì ñèòóàöèþ, êîãäà ëîêàëèçîâàííûå ñîñòîÿíèÿ èìåþò çàðÿäû ðàçíûõ çíàêîâ.
Ñïåêòðàëüíûå ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà äëÿðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ òóííåëüíîãî êîíòàêòà ïðåäñòàâëåíû íàðèñ.. Ñïåêòðàëüíûå çàâèñèìîñòè äåìîíñòðèðóþò, ÷òî ó÷åò êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó çàðÿäîâûìè ëîêàëèçîâàííûìè ñîñòîÿíèÿìèè ýëåêòðîíàìè ïðîâîäèìîñòè â áåðåãàõ òóííåëüíîãî êîíòàêòà ïðèâîäèòê ñèíãóëÿðíîìó ïîâåäåíèþ íèçêî÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ñïåêòðàëüíîé3.13142Ðèñ. 3.13 . Çàâèñèìîñòè íèçêî÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà îò ÷àñòîòû ñ ó÷åòîì êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõñêîðîñòåé ïåðåõîäà äëÿ äâóõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ñ çàðÿäàìè ðàçíûõ çíàêîâ â òóííåëüíîì êîíòàêòå.eV = ε2 = ε1 , T = 0, 01.Ðèñ.
3.14 . Çàâèñèìîñòè íèçêî÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà îò ÷àñòîòû ñ ó÷åòîì êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõñêîðîñòåé ïåðåõîäà äëÿ äâóõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ñ çàðÿäàìè ðàçíûõ çíàêîâ â òóííåëüíîì êîíòàêòå â äâîéíîì ëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå.eV = ε2 = ε1 , T = 0, 01.ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêà â îêðåñòíîñòè íóëåâîé ÷àñòîòû äëÿ ñëó÷àÿëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ñ çàðÿäàìè ðàçíûõ çíàêîâ.Ñïåêòðû òóííåëüíîãî òîêà, ïðåäñòàâëåííûå â äâîéíîì ëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå (ðèñ.), ïîçâîëÿþò ñäåëàòü ñëåäóþùèé âûâîä: êîãäàëîêàëèçîâàííûå ñîñòîÿíèÿ â îáëàñòè òóííåëüíîãî êîíòàêòà èìåþò çàðÿäûðàçíûõ çíàêîâ äëÿ ëþáûõ ïàðàìåòðîâ òóííåëüíîãî êîíòàêòà íèçêî÷àñòîòíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñïåêòðîâ òóííåëüíîãî òîêà íàèëó÷øèì îáðàçîì ìîæåòáûòü àïïðîêñèìèðîâàíà ñëàãàåìûì, çàâèñÿùèì îò íàèáîëüøåé ïî âåëè÷èíåðàçíîñòè çíà÷åíèé ýíåðãèé êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ñ ýëåêòðîíàìè â ñîñòîÿíèÿõ íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà.Ðàññìîòðèì ñëó÷àé, êîãäà îáà ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèÿ èìåþò çàðÿäû îòðèöàòåëüíûõ çíàêîâ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
