DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2020.3.205924

ВПЛИВ ДЕФОРМАЦІЇ МАТЕРІАЛУ КВАНТОВОЇ ТОЧКИ НА ПОВЕРХНЕВІ РІВНІ ТАММА

Р. М. Пелещак, Р. Я. Лешко, Д. С. Карпин

Анотація


У роботі досліджено зміну поверхневих станів Тамма у квантових точках InAs гетеросистеми InAs/GaAs внаслідок взаємодії квазічастинок (електронів) з пружною деформацією кристалічної гратки на поверхні квантової точки. Встановлено залежність енергій рівнів Тамма для електрона як з урахуванням деформації кристалічної гратки, так і без неї. Для цього з одного боку побудовано модель напруженої квантової точки як напівскінченного ланцюжка атомів (модель Кроніга-Пені-Тамма) з урахуванням зміни параметра гратки внаслідок деформації, яка у свою чергу залежить від розміру квантової точки. З іншого боку квантову точку описано у рамках теорії ефективної маси, моделі пружного середовища та моделі прямокутного потенціального бар'єру, що задає потенціал обмеження для електрона. Моделі узгоджено шляхом прирівняння енергетичних відстаней між першими дозволеними рівнями в обох моделях.

Показано, що внаслідок електрон-деформаційної взаємодії енергія електрона поверхневих рівнів Тамма у квантовій точці зростає, тоді як у об’ємі квантової точки енергія електрона зменшується. Причиною зростання енергії поверхневих рівнів Тамма у квантовій точці InAs гетеросистеми InAs/GaAs є зменшення відстані між атомами внаслідок деформації. А зменшення енергії електрона в об’ємі квантовій точці зумовлено зміною ефективної глибини потенціальних ям внаслідок деформації квантової точки. Встановлено, що енергія поверхневого рівня Тамма з урахуванням деформації зростає при зменшення розмірів квантової точки. Це узгоджується з даними інших робіт, в яких не враховано електрон-деформаційну взаємодію.


Ключові слова


електрон-деформаційна взаємодія; квантова точка; поверхневі стани; напружена наногетеросистема

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Quantum dot heterostructures: Fabrication, properties, lasers (Review) / N. N. Ledentsov, V. M. Ustinov, V. A. Shchukin, P. S. Kop’ev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg // Semiconductors – 1998. - Vol 32. - P 343-365.

Excited states in self-organized InAs/ GaAs quantum dots: Theory and experiment / M. Grundmann, N. N. Ledentsov, O. Stier, and D. Bimberg // Applied Physics Letters. - 1995. - Vol. 68, No 7. - P. 979.

Dan’kiv O. O. Strain-renormalized energy spectra of electrons and holes in InAs quantum dots in the InAs/GaAs heterosystem / O. O. Dan’kiv, R. M. Peleshchak // Technical Physics Letters. - 2005. - Vol. 31, No 8. - P. 691– 694.

Dan'kiv O. O. Influence of impurity on electronic transition in coherent-strained quantum dot / O. O. Dan’kiv, R. M. Peleshchak // Functional Materials. - 2006. - Vol. 13, No 1. - P. 14-20.

Baric properties of InAs quantum dots / B. V. Novikov, G. G. Zegrya, R. M. Peleshchak, O. O. Dan’kiv, V. A. Gaisin, V. G. Talalaev, I. V. Shtrom, G. E. Cirlin // Semiconductors. - 2008. - Vol. 42, No 9. - P. 1076-1083.

Light-Emitting Properties of A2 B6 Semiconductor Quantum Dots / D. V. Korbutyak, O. V. Kovalenko, S. I. Budzulyak, S. M. Kalytchuk, I. M. Kupchak // Ukr. J. Phys. Reviews. – 2012. – Vol.7, №1. – P. 48-95.

Hässelbarth A. Detection of shallow electron traps in quantum sized CdS by fluorescence quenching experiments / A. Hässelbarth, A. Eychmüller, H. Weller // Chemical Physics Letters. – 1993. – V.203, No2-3. – P. 271-276.

Optical Properties and Characteristics of Structural Defect in the NanoCrystals of CdS:Cu and CdS:Zn Synthesized in Polymeric Matrices / D. V. Korbutyak, S. V. Tokarev, S. І. Budzulyak, A. O. Kuryk, V. P. Kladko, Yu. O. Polishchuk, O. M. Shevchuk, H. A. Ilсhuk, V. S. Tokarev // Physics and Chemistry of Solid State. – 2013. – Vol. 14, № 1. – P. 222-227.

Boichuk V. I. The Effect of Shallow Impurities on the Light Absorption by the Nanocrystals CdS / V. I. Boichuk, R. Ya. Leshko, D. S. Karpyn // Ukr. J. Phys. ¬ 2018. - Vol 63, No 12. ¬ P. 1088- 1094.

Boichuk V. I. Analysis of the effect of polarization traps and shallow impurities on the interlevel light absorption of quantum dots / V. I. Boichuk, R. Ya. Leshko, D. S. Karpyn // Condensed Matter Physics. - 2017. - Vol. 20, No 4. - P. 43704: 1–8.

Boichuk V. I. Surface states in the spherical nanocrystals CdSe, CdTe / V. I. Boichuk, R. Ya. Leshko, D. S. Karpyn // Sensor Electronics and Мicrosystem Technologies 2018 – T. 15, № 1. ¬ P. 5-16.

Oksengendler B. L. Role of electron confinement in the formation of Tamm surface levels in nanoparticles / B. L. Oksengendler, B. Askarov & V. N. Nikiforov // Technical Physics. ¬ 2014 - Vol. 84, № 10. ¬ P. 156-158.

E. Tamm. Collection of scientific papers. Moskov, Nauka, 1975. Vol. 1, 440 p (in Russian).

Z. Flygge. Problems in quantum mechanics. Transl. from English / Editor A.A. Sokolova, Vol. 1. Moskov, Mir, 1974, 343 p (in Russian).




Copyright (c) 2020 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 1815-7459 (Print), 2415-3508 (Online)