Физика полупроводниковых наноструктур. Борисенко С.И. - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

где
2
B
2
r
1
*m2
*R
=
– эффективный ридберг,
m
E
–энергия уровней размер-
ного квантования в КЯ, определяемая формулой (2.9).
Из формулы (2.41) следует, что каждому уровню размерного кванто-
вания с номером m соответствует целый спектр примесных состояний с
различным значением квантового числа n. При
1m
>
все эти уровни на-
ходятся в области непрерывного энергетического спектра подзон КЯ.
Носители заряда на этих дискретных уровнях долго находиться не мо-
гут и за счет большой плотности состояний в подзонах быстро на них
переходят. Поэтому эти примесные состояния, которые называются ре-
зонансными, имеют конечное время жизни и, следовательно, конечную
ширину даже в отсутствии столкновений [1]. Основное примесное со-
стояние (
1nm
==
) находится ниже дна первой подзоны на величину
*R4
, что в четыре раза больше энергии связи или ионизации основного
состояния водородоподобной примеси в объемном полупроводнике. Та-
ким образом наличие размерного квантования приводит к появлению
резонансных примесных состояний и существенному увеличению энер-
гии связи.
Если ширина a бесконечно глубокой КЯ сравнима с r
B
, согласно
уравнению (2.38) энергия всех примесных состояний, включая и резо-
нансные, будет зависеть от положения примеси относительно стенок
КЯ, т.е. от координаты z
0
. Наличие этой зависимости приводит к появле-
нию в запрещенной зоне КЯ примесной зоны, состоящей из уровней
основного состояния примеси, которая располагается в КЯ случайным
образом. Численный расчет этой зоны показал, что ее дисперсия по z
0
характеризуется максимальным значением энергии ионизации в центре
прямоугольной КЯ и уменьшением этой энергии при приближении к ее
стенкам.
При большой ширине КЯ (
B
a
r
> >
) влияние стенок на примесные
атомы, удаленные от них на расстояние большее чем r
B
, будет незначи-
тельным. Следовательно энергия ионизации основного состояния этих
атомов не изменится.
На рис. 2.2. представлена качественная зависимость энергии иониза-
ции основного состояния водородоподобной примеси в центре беско-
нечно глубокой прямоугольной КЯ от ее ширины, где
∗
a
R
и
∗
b
R
–эффек-
тивные ридберги в квантовой яме и барьере.
Для водородоподобной примеси с координатами x
0
и y
0
в плоскости
сечения, перпендикулярного оси квантовой нити, уравнение (2.38)
преобразуется к виду
29

Страницы