Читать онлайн «Фононы в нанокристаллах: Учебное пособие»

Санкт-Петербургский государственный университет Физический факультет Карпов С. В. ФОНОНЫ В НАНОКРИСТАЛЛАХ Санкт-Петербург 2006 г. ФОНОНЫ В НАНОКРИСТАЛЛАХ ОГЛАВЛЕНИЕ I. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ЗОННЫЕ СОСТОЯНИЯ В СВЕРХРЕШЕТКАХ 1. Низкоразмерные 3D, 2D, 1D, 0D системы 2. Фононы в объемных и ограниченных структурах 3. Размерно-ограниченные кристаллические среды. Дискретность волнового вектора 4. Сложенные (folding modes) акустические моды 5. Рамановское рассеяние на сложенных (folding phonons) акустических фононах. 6. Квантованные конфайнментные оптические моды (Confinement modes). 7. Рамановское рассеяние на конфайнментных оптических фононах. 8. Квантованные нтерфейсные оптические моды (Interface modes). 9. Рамановское рассеяние на интерфейсных модах. 10. Модель диэлектрического континуума для предельных фононов с k=0. II. ФОНОНЫ В НАНОКРИСТАЛЛАХ 1. Модель упругого континуума. Лэмбовская мода. 2. Модель механического континуума. Конфайнментные оптические моды. 3. Модель диэлектрического континуума. Интерфейсные оптические моды. 4. Расчеты колебательных спектров нанокристаллов. Низкоразмерные 3D, 2D, 1D, 0D системы Благодаря развитию современных методов роста, таких как молекулярно-пучковая эпитаксия, металлоорганическая газофазная эпитаксия и др. , в настоящее время стало возможным выращивание гетероструктур, состоящих их разных типов кристаллов. Одной из разновидностью таких структур являются сверхрешетки, в которых два типа кристаллов имеют периодическое расположение вдоль одного из направлений (ось роста). Другим типом двумерной наноструктуры является квантовая яма, представляющая собой тонкий слой одного полупроводника в достаточно объемном массиве другого полупроводника. Были успешно изготовлены и изучались структуры с размерностью единица (одномерные структуры), которые называются квантовыми проволоками. Подобные структуры изображены на рис. 1, рис. 2 и рис. 3. Цель настоящей главы состоит в изучении колебательных свойств таких двумерных, одномерных и нульмерных структур (т. н. квантовых точек). Рис. 1. Электронно-микроскопическое изображение сверхрешетки полупроводниковых кристаллов AlAs и GaAs, состоящих из последовательного расположения 10 слоев AlAs и 10 слоев GaAs. Справа помещена фотография сверхрешетки GaSb/AlSb. 6 nm AlAs Ge ←InAs ← AlAs InAs 10 nm 10 nm Рис. 2. Электронно-микроскопическое изображение квантовых точек некоторых полупроводниковых кристаллов. SiO2 Si 10 SiOx Si SiO2 Рис. 3. Схематическое изображениее и электронно-микроскопическая фотография квантовой ямы в кристалле кремния.