1. Введение. Структуры малой размерности в полупроводниках; длина волны Де-Бройля и размеры структур. Квантовые ямы, нити и точки. Множественные квантовые ямы и сверхрешетки (СР). Классификация СР: кристаллические и аморфные, композиционные и легированные, контра- и ковариантные; согласованные и напряженные. Структуры из различных полупроводниковых материалов: AIIIBV, AIIBVI, AIVBVI, AIVBIV. Методы выращивания сверхтонких слоев: молекулярно-лучевая эпитаксия, газовая эпитаксия из металлорганических соединений. Методы контроля: в процессе роста и после выращивания, неразрушающие и разрушающие.
2. Энергетический спектр структур малой размерности. Размерное квантование. 2D-структуры в моделях прямоугольного периодического, треугольного и параболического потенциала. Приближение огибающей функции и эффективной массы; решение уравнений Шредингера для простых случаев. Энергетический спектр 2D- структур в случае вырожденных валентных зон. Перекрытие волновых функций электронов в соседних квантовых ямах. Мини-зоны в сверхрешетках. Двумерная плотность состояний и двумерная концентрация носителей заряда. Влияние флуктуаций потенциала в 2D-структурах на энергетический спектр электронов.
3. Энергетический спектр сверхрешеток. Разрывы зон на гетерограницах. Спектры композиционных контра- (I рода) и ковариантных (II рода) СР. Примеры СР I и II рода. Эффективная ширина запрещенной зоны СР. Спектры легированных СР; соотношение периода СР и толщины областей пространственного заряда. Спектры композиционно-легированных СР. Спектры примесей в квантовых ямах, водородоподобная модель; флуктуации примесных уровней. Дельта-легирование.
4. Оптические явления в двумерных структурах. Матричные элементы для межзонных переходов, правила отбора; прямые и непрямые переходы в реальном пространстве - различие структур I и II рода. Межзонное поглощение и излучательная рекомбинация. Особенности оптических спектров двумерных систем на основе различных полупроводниковых материалов. Экситоны в двумерных структурах. Спектры фото- и катодолюминесценции как методы контроля структур. Внутризонные переходы. Переходы между уровнями размерного квантования и континуумом. Вынужденное излучение на внутризонных переходах.
5. Электрические и гальваномагнитные явления в 2D-структурах и СР. Особенности измерений; продольная и поперечная проводимость. Подвижность в двумерных структурах; модулированное легирование и повышение подвижности в квантовых ямах. Квантовый эффект Холла и эффект Шубникова-де-Гааза. Туннельные эффекты в множественных квантовых ямах.
6. Полупроводниковые приборы с двумерными структурами. Светодиоды и инжекционные лазеры на основе различных структур для разных областей спектра. Фотоприемники на основе межзонных переходов и переходов между уровнями размерного квантования и континуумом. Биполярные и полевые транзисторы; транзисторы с высокой подвижностью электронов. Высокочастотные генераторы и усилители.
1. М. Херман. Полупроводниковые сверхрешетки. М., Мир, 1990. Пер. с англ.
под ред. Ю.В.Шмарцева.
2. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры. Под ред. Л. Ченга и
К. Плоога. М., Мир. 1986, пер. с англ. под ред. Ж.И. Алферова и Ю.В.
Шмарцева.
3. В.А. Кульбачинский. Структуры малой размерности в полупроводниках. М.,
Изд. МГУ, 1998.
4. C. Weisbuch, B. Winter. Quantum Semiconductor Structures. Fundamental
and Applications. Acad. Press; 1991, 252 p.
5. M.O. Manasrech, Ed. Semiconductor Quantum Well Superlattices for
Long-Wavelength Infrared Detectors. Aptech House; Boston-London; 1993,
262 p.