1. Введение.
Структуры низкой размерности в полупроводниках; длина волны Де-Бройля и размеры структур. Квантовые ямы, нити и точки. Множественные квантовые ямы (МКЯ) и сверхрешетки (СР). Классификация МКЯ и СР: кристаллические и аморфные, композиционные и легированные, контра- и ковариантные; согласованные и напряженные. Структуры из различных полупроводниковых материалов: AIIIBV, AIIBVI, AIVBVI, AIVBIV. Методы выращивания сверхтонких слоев: молекулярно-лучевая эпитаксия, газовая эпитаксия из металлорганических соединений. Методы контроля: в процессе роста и после выращивания, неразрушающие и разрушающие.
2. Энергетический спектр структур низкой размерности.
Размерное квантование. 2D-структуры в моделях прямоугольного периодического, треугольного и параболического потенциала. Приближение огибающей функции и эффективной массы; решение уравнений Шредингера для простых случаев. Энергетический спектр 2D-структур в случае вырожденных валентных зон. Перекрытие волновых функций электронов в соседних квантовых ямах. Мини-зоны в сверхрешетках. Двумерная плотность состояний и двумерная концентрация носителей заряда. Влияние флуктуаций потенциала в 2D-структурах на энергетический спектр электронов.
3. Энергетический спектр сверхрешеток.
Разрывы зон на гетерограницах. Спектры композиционных контра- (I рода) и ковариантных (II рода) СР. Примеры СР I и II рода. Эффективная ширина запрещенной зоны СР. Спектры легированных СР. Соотношение периода СР и толщины областей пространственного заряда. Спектры композиционно-легированных СР. Спектры примесей в квантовых ямах, водородоподобная модель; флуктуации примесных уровней. Дельта-легирование.
4. Оптические явления в двумерных структурах.
Матричные элементы для межзонных переходов, правила отбора; прямые и непрямые переходы в реальном пространстве - различие структур I и II рода. Межзонное поглощение и излучательная рекомбинация. Особенности оптических спектров двумерных систем на основе различных полупроводниковых материалов. Экситоны в двумерных структурах. Спектры фото- и катодолюминесценции как методы контроля структур. Внутризонные переходы. Переходы между уровнями размерного квантования и континуумом. Вынужденное излучение на внутризонных переходах.
5. Электрические и гальваномагнитные явления в 2D-структурах и СР.
Особенности измерений; продольная и поперечная проводимость. Подвижность в двумерных структурах; модулированное легирование и повышение подвижности в квантовых ямах. Квантовый эффект Холла и эффект Шубникова-де-Гааза. Туннельные эффекты в множественных квантовых ямах.
6. Полупроводниковые приборы с двумерными структурами.
Светодиоды и инжекционные лазеры на основе различных структур для разных областей спектра. Фотоприемники на основе межзонных переходов и переходов между уровнями размерного квантования и континуумом. Биполярные и полевые транзисторы; транзисторы с высокой подвижностью электронов. Высокочастотные генераторы и усилители.
1. М. Херман. Полупроводниковые сверхрешетки. М., Мир, 1990. Пер. с англ.
под ред. Ю.В.Шмарцева.
2. Питер Ю, М. Кардона. Основы физики полупроводников. М., Физматлит, 2002,
гл. 9.
3. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры. Под ред. Л. Ченга и
К. Плоога. М., Мир. 1986, пер. с англ. под ред. Ж.И. Алферова и Ю.В.
Шмарцева.
4. В.А. Кульбачинский. Двумерные, одномерные, нульмерные структуры и
сверхрешетки. М., Изд. МГУ, 1998, 162 с.
5. П.К. Кашкаров, В.Ю. Тимошенко. Оптика твердого тела и систем пониженной
размерности. Изд. МГУ, М., 2009.
1. C. Weisbuch, B. Winter. Quantum Semiconductor Structures. Fundamentals
and Applications. Acad. Press; 1991, 252 p.
2. Ф. Шуберт. Светодиоды. Физматлит, М., 2008, 495 с.
3. А.Я. Шик, Л.Г. Бакуева, С.Ф. Мусихин, С.А. Рыков. Физика низкоразмерных
структур. Наука, 2001, 160 с.
4. В.Я. Демиховский, Г.А. Вугальтер. Физика квантовых низкоразмерных структур.
Логос, М., 2000.
5. J.H. Davies. The Physics of Low-Dimensional Semiconductors. An Introduction.
Univ. of Glasgow, 1998, 460 pp.