Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Դիէլեկտրիկական սահմանափակմամբ կիսահաղորդչային նանոկառուցվածքներում կոլեկտիվ վիճակների և օպտիկական երևույթների հետազոտումը

Մարգարյան, Նարեկ Բաբիկի (2016) Դիէլեկտրիկական սահմանափակմամբ կիսահաղորդչային նանոկառուցվածքներում կոլեկտիվ վիճակների և օպտիկական երևույթների հետազոտումը. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (18Mb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (4Mb) | Preview

      Abstract

      Կիսահաղորդչային նանոկառուցվածքները, շնորհիվ իրենց բացառիկ ֆիզիկական հատկությունների և աննախադեպ կիրառական նշանակության, ներկայումս ինտենսիվ հետազոտությունների և համընդhանուր ուշադրության առարկա են [1,2]: Նրանց առանձնահատուկ է ներքին պոտենցիալ, որը ոչ միայն խթանում է հիմնարար գիտության զարգացումը, այլև հնարավոր է դարձնում նախապես տրված բնութագրերով նոր նանոչափային համակարգերի գոյությունը: Նանոկառուցվածքների աճեցման ներկայումս գործող մեթոդները թույլ են տալիս ստեղծել անսովոր դասի հետերոգեն համակարգեր, որոնք ունեն մեծ պահանջարկ և կիրառություն: Նրանցում միջավայրերի բաժանման հետերոսահմանին առկա է նյութական պարամետրերի (դիէլեկտրիկական թափանցելիություն, լիցքակիրների (ԼԿ) արդյունարար զանգված, էներգիական արգելված գոտի) արժեքների թռիչքային փոփոխություն: Դրանց թվին են դասվում ԼԿ-ի միջև կուլոնյան փոխազդեցության դիէլեկտրիկական ուժեղացմամբ օժտված նանոհամակարգերը (դիէլեկտրիկական քվանտային կառուցվածքներ (ԴՔԿ)) [3-5]: Կիսահաղորդչային ԴՔԿ-ներում կուլոնյան փոխազդեցության ուժեղացումը տեղի ունի արդյունարար դիէլեկտրական թափանցելիության փոփոխության հետևանքով, ինչը պայմանավորված է ԼԿ-ի արգելքային տիրույթ էլեկտրական դաշտի ներթափանցմամբ և վերաբաշխմամբ: Դա բերում է քվանտային սահմանափակման (ՔՍ) երևույթի հետ մեկտեղված ԼԿ-ի լրացուցիչ տարածական տեղայնացման, որն առավել հայտնի է որպես դիէլեկտրիկական սահմանափակման (ԴՍ) երևույթ բնորոշմամբ [3]: Արդյունքում, կիսահաղորդչային ԴՔԿ-ի չափերից ու ձևից կախված` լիցքային արտապատկերման պոտենցիալը կտրուկ մեծացնում է ԼԿ-ի կապված զույգերի փոխազդեցության արդյունարար պոտենցիալը [6, 7]: Նախօրոք ընտրելով ԴՔԿ-ում կիսահաղորդչային նանոնմուշի և դրան շրջապատող միջավայրի դիէլեկտրիկական բնութագրերը՝ կարելի է լայն սահմաններում փոփոխել կուլոնյան էներգիական մակարդակների սպեկտրային բնույթը: Դա արտահայտվում է միջգոտիական անցումների հաճախության և օսցիլյատորի ուժի լրացուցիչ աճով (դիէլեկտրիկական կապույտ շեղում)` միամասնիկային էներգիական մակարդակների և օպտիկական կլանման եզրի հիմնական տեղաշարժի (քվանտային չափային կապույտ շեղում) ֆոնի վրա: Մեծացնելով միաժամանակ կուլոնյան կապված զույգի էներգիան (դիէլեկտրիկական կարմիր շեղում)՝ տվյալ երևույթը մասամբ կոմպենսացնում է միջգոտիական հաճախության ընդհանուր կապույտ շեղումը օպտիկական ճեղքի եզրին: Успехи технологического синтеза полупроводниковых наноструктур и накопленный научный потенциал исследований открывают уникальную область для создания необычних классов гетерогенных систем с заданными свойствами, а в перспективе - путь разработки приборов на новых нанометрических эффектах. В этом плане вызывают все возрастающий интерес полупроводниковые квантовые структуры со строгим контрастом значений диэлектрических проницаемостей на гетерограницах, а именно, квантовые ямы и квантовые нити с диэлектрическим усилением кулоновского взаимодействия (ДКЯ, ДКН). Подбиранием материалов полупроводникового квантового образца и окружающей барьерной среды, а также мезоскопических размеров и формы активной нанообласти, становится возможным в широких пределах менять положение энергий как одночастичных, так и коллективных (экситонных и плазмон-фононых) состояний – осуществлять наряду с обычной "зонной инженерией" также "инженерию кулоновского взаимодействия". Предлагаемая диссертационная работа посвящена изучению коллективных состояний, а также оптических свойств в полупроводниковых ДКЯ и ДКН. Ниже приведены полученные в диссертационной работе основные выводы: Исследованы экранированные экситонные состояния в ДКЯ с “односторонным” диэлектрическим ограничением на гетерограницах с учетом двумерного потенциала взаимодействия Дебая-Хюккелья. Установлены интервалы корелированных значений отношения двумерной плотности/ температуры и ширины ДКЯ, для которых вычисленное вариационным методом выражение для энергия основного состояния экранированного экситона имеет место. Проведены численные вычисления в случае ДКЯ на базе InSb. Получено существенное возрастание значения энергии связи экранированного экситона до значения 4 6 мэВ по отношению к аналогичной величинe в обьемных образцах (0.3 0.4 мэВ). В рамках метода “обрезанного” кулоновского потенциала изучен квазидвумерный экранированный экситонный спектр поглощения в ДКЯ EuS/PbS/EuS с “двусторонным” диэлектрическим ограничением на гетерограницах. Показано, что экситонный коэффициент поглощения в зависимости от энергетического параметра проявляет умеренно осцилляционное поведение. Получено, что интенсивность экситонного поглощения возрастает с ростом параметра nS/T, а в случае убывания последней, с одновременным ростом энергетического параметра, стремится аналогичному значению неэкранированного случая. The success of technological synthesis of semiconductor nanostructures and accumulated scientific potential of research offer a unique area to create an unusual class of heterogeneous systems with predetermined properties, and in the future - the path of development of new devices on the nanometer effects. In this respect, interest in semiconductor quantum structures with a strong contrast of the values of the dielectric constants at heterojunctions, namely, quantum wells and quantum wires (DQW, DQWr) with dielectric enhancement of the Coulomb interaction is growing. Here, picking up the materials of the semiconductor quantum sample and surrounding barrier medium, as well as mesoscopic size and shape of the active nanoregion, becomes possible to widely change the position of the energies of both single-particle and collective states - to carry out, along with the usual "band engineering" the "engineering of the Coulomb interaction" as well. The proposed thesis is devoted to the study of collective (excitonic, plasmon-phonon) states, as well as the optical properties in semiconductor DQW and DQWr The following are obtained in the thesis as the main results and conclusions: The screened exciton states in DQW with ” one-side” dielectric confinement effect on the heteroboundaries with two-dimensional interaction potential of the Debye-Huckel are investigated. The intervals of the correlated values of the two-dimensional density / temperature ratio and DQW width are established for which calculated by the variational method the ground state energy expression of the screened exciton takes place. Numerical calculations in the case of DQW based on InSb are carried out. The significant increase of the screened exciton binding energy value of 4 6 meV relative to analogous value of the volume samples (0.3-0.4 MeV) is received. In the framework of the “cut-off” Coulomb potential method quasi-two dimensional screened exciton absorption spectrum in EuS / PbS / EuS DQW with ” two-side” dielectric confinement effect on the heteroboundaries is studied. It is shown that the exciton absorption coefficient as a function of the energy parameter demonstrates moderately oscillatory behavior. It was found that the exciton absorption intensity increases with nS/T parameter, but in the case of decrease of the latter and with a simultaneous increase in energy, seeks a similar value of unscreened case. In the framework of the Thomas-Fermi method the phenomenon of screening of the Coulomb interaction in semiconductor quantum wire embedded in dielectric medium is studied. The three-dimensional Coulomb interaction potential analytical form is obtained. From where both the expressions of the quasi-one screening length and interaction potential with taking into account dielectric confinement effect it is found in the first time. It is shown that the latter in a moderately small long-wave limit is clearly dependent on the radius of the wire, whereas in a very small long-wave limit exclusively is characterized by dielectric properties of the barrier medium.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Исследование коллективных состояний и оптических явлений в полупроводниковых наноструктурах с диэлектрическим ограничением. Investigation of coulomb states and optical phenomena in semiconductor nanostructures with dielectric confinement.
      Uncontrolled Keywords: Маргарян Нарек Бабикович, Margaryan Narek B.
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 29 Mar 2017 16:24
      Last Modified: 29 Mar 2017 16:24
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/4416

      Actions (login required)

      View Item