ЕКСИТОННІ СПЕКТРИ У БАГАТОШАРОВІЙ ВІДКРИТІЙ НАПІВПРОВІДНИКОВІЙ НАНОТРУБЦІ - Маханець, О. М.; Кучак, А. І.; Войцехівська, О. М.; Гуцул, В. І. (Сенсорна електроніка і мікросистемні технології, 2015)
Метою даної роботи є теоретичне дослідження спектральних параметрів електрона, дірки та екситона у багатошаровій “відкритій” циліндричній напівпровідниковій нанотрубці на основі напівпровідників GaAs та AsGaAlxx−1. Усі аналітичні розрахунки виконано в моделі ефективних мас та прямокутних потенціалів. Резонансні енергії та ширини квазістаціонарного спектра електрона (дірки) знаходяться шляхом точного розв’язку стаціонарного рівняння Шредінгера з використанням граничних умов неперервності хвильових функцій та потоків густин ймовірностей на всіх межах поділу складної нанотрубки та функції розподілу за енергією ймовірності знаходження квазічастинки у наносистемі. Екситонне рівняння Шредінгера розв’язується наближено з використанням модифікованого варіаційного методу Бете та хвильових функцій електрона (дірки) відповідної закритої нанотрубки. У роботі проаналізовано залежності резонансних енергій і резонансних ширин квазічастинок від товщини нанотрубки. Показано, що як резонансні енергії, так і ширини квазістаціонарних станів усіх квазічастинок немонотонно залежать від товщини нанотрубки. При чому, якщо у залежностях резонансних енергій ця немонотонність проявляється, як чергування горизонтальних та спадних ділянок, то у залежностях резонансних ширин спостерігаються яскраво виражені максимуми та мінімуми. Така поведінка спектральних параметрів електрона, дірки й екситона цілком зумовлена складним характером розподілу густини ймовірності знаходження квазічастинки у просторі складної нанотрубки. Встановлено, що резонансні ширини електронних станів набагато більші за ширини діркових, а енергія зв’язку екситона на два порядки менша від суми розмірно-квантованих резонансних енергій електрона і дірки. Саме тому залежності резонансних енергій екситонних станів у низькоенергетичній області спектра від товщини нанотрубки в основному зумовлюються особливостями поведінки енергетичних станів електрона і дірки, а екситонні резонансні ширини практично співпадають із електронними.