Введение к работе
Все возрастающий интерес к полупроводникам с глубокими примесными центрами обусловлен существованием у них целого ряда физических свойств/ важных с точки зрения их практического использования. В последнее время расширился класс полупроводниковых соединений, увеличилось число дефектов, которые можно отнести к глубоким центрам, дальнейшее развитие получили методы расчета их электронной структуры.
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ определяется необходимостью объяснения и прогнозирования свойств полупроводников, легированных центрами с глубокими уровнями, при внешних воздействиях (изотропная и одноосная деформация, магнитное поле).
Существуют два подхода к рассмотрению процессов, происходящих в полупроводниках с участием глубоких примесей, - микроскопический и модельный феноменологический. В микроскопической теории был достигнут значительный прогресс в понимании электронных состояний примесных центров (в частности, имеющих незаполненные d-оболочки), а также мультиплетной структуры уровней. Но так как в этом случае электронные состояния находятся численными методами, их использование для анализа конкретных физических явлений затруднительно, особенно при многообразии воздействий на центры.
Поэтому в диссертации рассмотрение тех или иных экспериментальных данных базируется на использовании метода эффективного (эквивалентного) гамильтониана, в котором внешние воздействия трактуются как малые операторные добавки к основному гамильтониану центра. Структура гамильтониана определяется требованиями симметрии, а его параметры (константы деформационного потенциала, g-факторы дырок) берутся из сопоставления с опытом. Немаловажным преимуществом такого подхода является сохранение физической наглядности рассматриваемых вопросов и простота интерпретации экспериментальных результатов.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ состоит:
-
в расчете констант деформационного потенциала глубоких акцепторов в приближениях предельно сильного (Д—>сю) и предельно слабого (Д=0) спин-орбитального расщепления валентной зоны;
-
в определении параметров эффективного гамильтониана на основе сопоставления результатов расчета с экспериментальными данными для ряда центров в GaAs;
-
в объяснении пьезоспектроскопических и магнитооптических свойств глубокого акцептора SnAs в GaAs в рамках одной модели центра.
ПРАКТИЧЕСКАЯ И НАУЧНАЯ ЦЕННОСТЬ обусловлена тем, что рассматриваемые в диссертации физические явления могут быть использованы при разработке различных полупроводниковых приборов. Результаты исследований оптических процессов, связанных с глубоким центром SnAs в GaAs, выполненные в диссертации, способствуют дальнейшему развитию теории примесных полупроводников с глубокими уровнями, позволяют прогнозировать их свойства во внешних полях.
НОВИЗНА РАБОТЫ состоит в априорном определении значений констант деформационного потенциала для различных примесных центров в кубических полупроводниках, имеющих симметрию вершины валентной зоны (Г8 или Г15). Именно эти константы определяют сдвиг и расщепление уровней и их волновые функции в поле внешней деформации, а это, в свою очередь, обуславливает специфику физических явлений.
Кроме того, впервые удалось объяснить все известные пьезоспектроскопические и магнитооптические данные по центру SnAs в GaAs именно в рамках единой модели.