В курса се разглеждат основните физични явления и особености в напрегнати нискоразмерни структури – полупроводникови хетеропреходи, единични и свързани квантови ями и свърхрешетки. В уводната част се описват условията за получаване на структури с механични напрежения, породени от разликите в параметрите на решетката на отделните слоеве, в които е предотвратено образуването на дислокации на несъответствие. Прави се сравнителен преглед на изопараметрични двумерни слоеве, на двумерни несъгласувани по параметър на решетката слоеве при отсъствие и присъствие на пиезоелектрично поле, както и влиянието на външни електрични полета и механични напрежения. Отделно се разглеждат изброените ефекти в мулти-квантови ями и свърхрешетки. Прави се преглед на технологичните методи за получаване на напрегнати нискоразмерни структури и на тяхното приложение в оптоелектронни прибори от широкозонни и теснозонни полупроводници. В семинарните занятия се разглеждат примери и се моделират напрегнати нискоразмерни структури за съвременните оптоелектронни прибори.
Увод. Механични напрежения на границата на два полупроводника, породени от разликата в параметрите на кристалните им решетки. Еластични деформации. Дислокации на несъответствие.
4
2.
Механични напрежения в тънки полупроводникови слоеве поради несъгласуване на кристалните им решетки. Критична дебелина за образуване на дислокации на несъответствие. Бездислокационни нискоразмерни структури.
4
3.
Зонна схема на изорешетъчни двумерни структури – единични и свързани квантови ями и свърхрешетки.
4
4.
Влияние на механичната деформация върху зонната схема на полупроводника. Ефекти при свиване и разтягане.
4
5.
Зонна схема на напрегнати двумерни структури без вътрешно пиезоелектрично поле. Анизотропия.
3
6.
Зонна схема и оптични свойства на напрегнати нискоразмерни структури с вътрешно пиезоелектрично поле.
3
7.
Ефект на външна едноосна деформация върху напрегнати нискоразмерни структури.
3
8.
Ефект на външно електрично и магнитно поле върху напрегнати нискоразмерни структури. Оптични и електрооптични ефекти.
4
9.
Рекомбинационни свойства на напрегнати нискоразмерни структури. Индиректни екситони в свързани квантови ями. Квантови каскади в свърхрешетки.
4
10.
Технология на изготвяне на нискоразмерни напрегнати структури при значително несъответствие на параметрите на кристалната решетка. Съвременни епитаксиални техники. Методи за контрол на структурните параметри.
4
11.
Напрегнати нискоразмерни структури от полупроводници от ІV група, съединения АІІІВV, АІІВVІ и АІVВVІ.
4
12.
Приложение на напрегнатите нискоразмерни структури в оптоелектронни излъчватели и приемници на свeтлина като активни области, хетеро-епитаксиални интерфейси и оптични елементи (огледала и покрития).
4
СЕМИНАРНИ ЗАНЯТИЯ
30
1.
Напрегнати единични и свързани квантови ями от АІІІВV за оптоелектрониката в късовълновия и близкия инфрачервен диапазон. Моделиране на енергетичния спектър.
5
2.
Напрегнати свърхрешетки от АІІІВV за хетероинтерфейси и многослойни оптични елементи.
5
3.
Напрегнати нискоразмерни структури от АІІВVІ за излъчватели и приемници на светлина за видимата област.
5
4.
Напрегнати нискоразмерни структури от АІVВVІ за излъчватели и приемници на светлина в дълговълновата инфрачервена област.
5
5.
Мултиквантови ями - активни области в излъчватели на светлина в ултравиолетовия, видимия и близкия инфрачервен диапазон.
5
6.
Напрегнати хетероструктури с приложение за MODFET. Образуване на 2DEG на интерфейса.
5
Общо:
75
В. Формата на контрол е: ТЕКУЩА ОЦЕНКА. Семинарните занятия са задължителни. Оценката се формира от контролно и реферат по зададена тема.
Г. Основна литература:
1.C. Weisbuch, B. Vinter. Quantum Semiconductor Structures – Fundamentals and Applications, Academic Press Inc., Boston, 1991
H. Morkoc, B. Sverdlov, G.B. Gao, Review on Strained-Layer Heterpstructures, Proc. IEEE, 81, 493 (1993)
D.L.Smith, C. Mailhiot, Theory of Semiconductor Superlattice Electronic Structure, Rev. Modern Phys., 62, No 1, 173 231 (1990)
Two Dimensional Systems, Heterostructures and Superlattices, Ed. G. Bauer, F. Kuchmar, H. Heinrich, Springer Series in Solid State Science, 53 (1981)
Д J.J.Coleman, B. J. Miller, Guest-Editors, Special Issue on Strained Layer Optoelectronic Materials and Devices, IEEE J. Quantum Electron. QE-30, 348-590 (1994)
Допълнителна литература:
K.H. Ploog, Molecular Beam Epitaxy – Fundamental Growth Aspects and Selected Contributions to Physics and Applications of Low – Dimensional Semiconductors, in Fabrication, Properties and Applications of Low Dimensional Semiconductors, Ed. M. Balkanski, I.Y. Yanchev, NATO ASI Series, 3. High Technology, Vol. 3 (1995)
Devices Based on Low – Dimensional Semiconductor Structures, Ed. M. Balkanski, NATO ASI Series, 3. High Technology, Vol. 14 (1996)