Автореферат (1149548), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Первый результат оправдываетиспользование спектральных линий синфазных мод для определения соотношения толщинслоев в исследуемой структуре. Второй результат позволяет использовать линии антифазныхмод для оценки величины упругих деформаций.3) Уравнения МДК допускают модификацию, позволяющую учесть влияние буферногослоянафононныйспектрслоистойгетероструктуры.Сиспользованиемтакоймодифицированной модели показано, что в случае МКЯ с полубесконечными буфернымислоями частотный диапазон полярных оптических фононов совпадаетс частотнымдиапазоном, характерным для ОКЯ.4) Наличиеинтерфейсныхслоевконечнойтолщиныприводиткпоявлениюдополнительных фононных мод, активных в спектрах КРС.
Частоты этих новых спектральныхлиний содержат информацию, позволяющую оценить относительную толщину интерфейсныхслоев.5) Частоты полярных оптических мод симметрии А(ТО) и E(LO), соответствующихинтенсивным линиям в спектрах КРС сверхрешеток GaN/AlN, сильно зависят от отношениятолщин слоев. Эти зависимости меняются при вариации длины периода сверхструктуры, чтопозволяет из анализа частотного распределения линий КРС получить количественную оценкуне только отношения толщин слоев, но и длины полного периода СР.Достоверность полученных результатов определяется сравнением результатов теоретическихрасчетов с экспериментальными данными и с теоретическими результатами, которые известныиз научной литературы, в том числе и с результатами, полученными с применениемвысокоточных квантово-механических расчетов.Личный вклад автора заключался в том, что им были предложены изложенные в работетеоретические подходы и проведено компьютерное моделирование фононных состояний вразличных гетероструктурах.
Автор также участвовал в обсуждении полученных результатов ипроводил эксперименты по КРС.Апробация работы:Результаты работы были доложены на следующих конференциях:20th International Symposium “Nanostructures: physics and technology”, Nizhny Novgorod, Russia,2012; 21th International Symposium “Nanostructures: physics and technology”, Saint-Petersburg,Russia, 2013; International student conference “Science and progress ”, Saint-Petersburg, Russia,82014; XVI Всероссийская молодежная конференция по физикеполупроводников инаноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербург, Россия, 2014; 1ая междисциплинарная конференция «Современные решения для исследования природных,синтетическихибиологическихматериалов»,Санкт-Петербург,Россия,2014;10-яВсероссийская конференция Нитриды галлия, индия и алюминия: структуры и приборы, СанктПетербург,Россия,2015;XVIВсероссийскаямолодежнаяконференцияпофизикеполупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике, СанктПетербург, Россия, 2015; 18 всероссийская молодёжной конференции ФизикА.СПб, СанктПетербург, Россия, 2015; 3rd International School and Conference "Saint-Petersburg OPEN 2016“,Saint-Petersburg, Russia, 2016; V International Scientific Conference STRANN 2016, SaintPetersburg, Russia, 2016.ПубликацииПо результатам работы было опубликовано 4 статьи в журналах, входящих в список ВАК,в том числе 3 из них индексируются в международной базе Scopus.
Результаты работы былидоложены на 10 конференцияхСтруктура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, девяти глав, выводов и списка использованнойлитературы. Общий объем составляет 161 страницу, включая 38 рисунков, 9 таблиц, списокцитируемой литературы содержит 134 наименования.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВразделеОбосновываетсяВведениераскрываетсяактуальностьисследуемойперспективность выбора пары нитридных материаловпроблемы.GaN и AlN длядальнейших исследований. Ставятся цели и задачи работы, обосновывается научная новизнаполученныхрезультатов.Краткоописываетсяструктурадиссертации.Вглаве1продемонстрирована прикладная важность гетероструктур с плоскими интерфейсами, приведенобзор работ, демонстрирующих перспективность нитридных гетероструктур на базе GaN и AlN.Описан круг текущих проблем, связанных с ростом и диагностикой выращиваемых нитридныхгетероструктур.В главе 2 показана практическая важность исследования фононных состояний испектров КРС как чувствительного и информативного метода характеризации строениягетероструктур.
Выделена особая роль полярных оптических фононов, связанная с их высокой9чувствительностьюк особенностям выращенныхструктур. Приведенкраткийобзорэкспериментальных исследований спектров КРС слоистых гетероструктур. Описана методикаизмерения поляризованных спектров нитридных СР и приведены результаты, полученные сприменением этой методики.400500700Рисунок 1- Спектры КРСв диапазоне 400-700 см-1,A1(TO)Интенсивность, отн. ед.600снятые в различныхAlNGaNполяризациях на СРIF_GaN/AlN 1.5/1.5 нм.x(zz)xAlNGaNE1(TO)QC1_x(yz)x400Вертикальнымилиниями показаныположения линий вQC2спектрах объемных500600кристаллов.700-1Волновое число (см )На рис.
1 представлен пример спектра КРС СР GaN/AlN с равными толщинами слоев. Можновидеть, что спектр СР не является суммой спектров объемных материалов. Причем, в спектреСР симметрии A1(TO) присутствует лишь одна интенсивная линия с промежуточной частотой(IF), в спектре СР симметрии E1(ТО) наблюдаются две линии (QC1 и QC2) на смещенныхчастотах. Для интерпретации природы этих линий и оценки их частотного положения взависимости от структуры СР существует ряд подходов, которые описаны в следующей главе.В главе 3 описаны методы, используемые для расчета фононных частот и интерпретацииспектровКРС.Приведеныпримерыихпримененияприизученииполученныхэкспериментальных спектров.В главе 4 рассмотрены общие свойства полярных фононов в произвольной слоистойгетеросистеме.
Показано, что в случае волнового вектора, направленного перпендикулярноплоскости интерфейса, полярные фононы преимущественно локализованы в слоях из разныхматериалов (их называют конфайнментными). А в случае, волнового вектора, направленного вплоскости интерфейса, полярные фононы могут быть делокализованы по всем слоям (ихназывают интерфейсными - IF) или локализованными в отдельных слоях (их называютквазиконфайнментыми - QC). Рассмотрены общие свойства решений уравнений МДК,описывающих интерфейсные фононы в произвольной слоистой гетеросистеме. Выведенноенами Свойство 1 утверждает, что электрическое поле, индуцируемое полярными фононами вгетероструктурах с плоскими интерфейсами, должно удовлетворять следующему условию:10средние вдоль направления перпендикулярного плоскости интерфейса значения компонентыэлектрического поля в направлении, перпендикулярном к интерфейсам, и компоненты вектораэлектрического смещения в плоскости интерфейса должны одновременно обращаться в ноль.При выводе Свойства 1 не использовалось каких-либо дополнительных предположений.
Этопозволяет утверждать, что данное свойство справедливо как для изотропных, так и дляанизотропных гетероструктур с различными материалами и толщинами слоев. В выведенномСвойстве 2 утверждается, что, если в рассматриваемой бинарной гетероструктуре естьполярный фонон, частота которого соответствует отношению ε1()/ε2()=R, то долженсуществовать и другой полярный фонон с частотой , соответствующий отношениюε1()/ε2()=1/R. Вывод Свойства 2 опирался на предположение об изотропности материаловбинарной гетероструктуры.
Ограничений на число слоев или их толщину при выводе Свойства2 не накладывалось.В главе 5 на примере изолированного гетероперехода (ИГ), симметричной ОКЯ ибинарной СР показано, что в случае изотропных материалов в уравнениях на определениечастот IF-фононов в гетероструктурах можно выделить пространственно-зависимый фактор,отражающий геометрию образца, и частотно-зависимый фактор, характеризующий свойстваматериала.
В отношении частотно-зависимого фактора показано, что в зависимости отвзаимного расположения TO-LO интервалов материалов соседних слоев, интерфейсные модыимеют разный характер. В случае перекрывания TO-LO интервалов IF-моды делокализованы повсем слоям гетероструктуры, а их частоты принадлежат либо интервалу TO1-ТО2, либо LO1LO2. В случае неперекрывания TO-LO интервалов IF-моды локализованы в отдельных слояхгетероструктуры, а их частоты принадлежат TO-LO интервалам соответствующих объемныхматериалов.
Установлено, что гетероструктуры из нитридных материалов (InN, GaN, AlN всфалеритных модификациях) и арсенидных материалов (InAs, GaAs, AlAs) проявляютповедение по первому и второму типу соответственно. В отношении пространственнозависимого фактора для ОКЯ показано, что зависимость частот IF-фононов от ширины ямыимеет характер монотонного перехода от частот объемных составляющих (случай узкой ямы) кчастотам IF-мод ИГ (случай широкой).
В отношении пространственно-зависимого фактора дляСР выделены три предельных случая: случай тонких слоев, СР с одним тонким слоем(предельный случай ОКЯ) и случай толстых слоев. Разделение слоев на толстые и тонкиеподразумевает сравнение толщины слоя с длиной волны IF-фонона (которая, в свою очередь,определяется длиной волны рассеиваемого света).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
