l23_2014_04_16

Евгений Федорович Гросс (1897-1972)

1924 г. Окончил Физический факультет Петроградского университета, работает в ГОИ (с Д.С. Рождественским) и в ЛГУ

1935 г. Приговорен к 10-ти годам ссылки, выслан в Саратов. “За что – осталось для меня не известным”

1936 г. Присвоение степени доктора физ.- мат. наук без защиты диссертации

1936 г. Постановлением Особого совещания НКВД высылка отменена

1938 г. Организовал кафедру молекулярной физики в ЛГУ. С 1941 г. – директор НИФИ ЛГУ

1944 г. По приглашению Иоффе организовал лабораторию оптики полупроводников в ФТИ

1951 г. Экспериментальное открытие экситона в кристалле закиси меди (теоретически предсказан Френкелем в 1931 г.)

1967 г. Награжден Орденом Ленина

Поглощение кванта света может сопровождаться появлением свободных носителей заряда (электрона и дырки), а может приводить к появлению особых бестоковых электронных возбуждений кристалла, обладающих некоторым квазиимпульсом и энергией поступательного движения -

экситонов.

Экситон - многочастичное возбуждение, его рассмотрение выходит за рамки одноэлектронного приближения.

В первом приближении экситон можно включить в "зонную" картину, учитывая кулоновское взаимодействие между электроном в зоне проводимости и дыркой в валентной зоне.

Если размеры такого экситона велики по сравнению с постоянной решетки кристалла, то для решения этой задачи можно использовать метод эффективных масс. Тогда задача сводится к задаче об атоме водорода.

Учет экситона приводит к появлению связанных состояний непосредственно вблизи края поглощения кристалла

В существующей классификации экситоны делятся на два типа:

Экситоны Френкеля ("малого радиуса", "сильной связи") -

наблюдаются в молекулярных кристаллах, например, в твердом аргоне;

В таких кристаллах взаимодействие между составляющими молекулами слабо и возбуждение экситона в первом приближении сводится к перераспределению электронов по внутренним орбитам отдельных молекул

Экситоны Ванье-Мотта ("большого радиуса", "слабой связи") -

наблюдаются в большинстве полупроводников;

Контрольные вопросы

1.От каких факторов зависит спектр "разрешенного" поглощения в прямозонном полупроводнике вблизи края фундаментального поглощения?

2.Чем отличаются "разрешенные" и "запрещенные" переходы (по сути и по виду спектра)?

3.Правила отбора по поляризации оптического поглощения вблизи края фундаментального поглощения кристалла со структурой цинковой обманки

4.Правила отбора по поляризации оптического поглощения вблизи края фундаментального поглощения кристалла со структурой вюрцита (GaN)

5.Какими процессами определяется спектр поглощения вблизи края фундаментального поглощения в непрямозонных полупроводниках?

6.В какой области спектра в легированном полупроводнике можно наблюдать поглощение на свободных носителях?

7.Низшее по энергии возбужденное состояние идеального полупроводникового кристалла?

8.Отличие экситонов Френкеля и Ванье-Мотта

9.Как зовут Гросса?

10.Как модифицируется край поглощения (разрешенного) прямозонного полупроводника при учете экситонных эффектов?

Задачи

1.Для псевдоморфной квантовой ямы [001] InxGa1-xAs (10 нм) в ненапряженных толстых барьерах GaAs рассчитать расщепление нижних уровней тяжелых и легких дырок для x=0.1 и x=0.2. Сравнить деформационный вклад в расщепление и вклад, определяемый разницей масс.

2.Определить зависимость коэффициента поглощения от энергии фотона для переходов между нижними подзонами (уровнями) идеальных низкоразмерных систем

а) квантовой ямы,

б) квантовой проволоки

с) квантовой точки

т.е. для двумерной, одномерной и нуль-мерной структуры.

Рассматривать разрешенные переходы в прямозонном полупроводнике c простыми сферическими параболическими зонами

Задачи старые

1.Определить уравнение для нахождения разрешенных энергий электронов в бесконечной одномерной сверхрешетке, составленной из квантовых ям и барьеров (высотой V) с ширинами а и b и эффективными массами

электронов ma и mb. Считать волновой вектор k|| 0 . Использовать "бастардовские" граничные условия и условие периодичности. (Почти модель Кронига-Пенни)

2.Рассчитать ширину нижней минизоны для сверхрешетки Al0.3Ga0.7As/GaAs для электронов и тяжелых дырок. Ширины квантовых ям и барьеров считать одинаковыми и равными:

а) 3 нм

б) 10 нм

3.Рассчитать энергии всех уровней размерного квантования (k|| 0) электронов, тяжелых дырок и легких дырок в квантовой яме Al0.3Ga0.7As/GaAs шириной 12 нм.

Список возможных тем для студенческих семинаров

0.Все что наболело (из области физики)

1.Полупроводниковые наноструктуры (технология изготовления, свойства,..):

-квантовые точки

-квантовые проволоки

-квантовые ямы

2.Графен (структура и электронные свойства)

3.Фуллерены и нанотрубки

4.Широкозонные полупроводники и их применения

-GaN

-ZnO

-Алмаз

-ZnSe

5.Аморфные твердые тела, стекла, жидкие

кристаллы

6. Сильно-легированные полупроводники. Идеи теории протекания.

7.Лево-сторонние среды. Супер-линза Веселаго

8.Фотонные кристаллы

9.Микрорезонаторы. Поляритонный лазер. Бозе-Эйнштейновская конденсация экситон-поляритонов

10.Плазмонные эффекты в металлах и полупроводниках

-плазмонное усиление света

-оптика металлических наноструктур

11.Спинтроника

-ферромагнитные полупроводники

-спиновая инжекция

-спиновый транзистор

12.Магнитооптические и магнитотранспортные явления в твердых телах

-циклотронный резонанс

-эффект де Гааза - ван Альфена

-эффект Шубникова де Гааза

-ядерный магнитный резонанс

13.Электрооптические явления в полупроводниках и наноструктурах

(эффект Франка-Келдыша, квантоворазмерный эффект Штарка)

Семинар проводится с использованием компьютера и проектора. Время доклада с обсуждением ~25-40 мин.

Не позднее чем за 2 недели до проведения (чтобы все могли ознакомиться) необходимо представить 1-страничные тезисы доклада

Требования к тезисам докладов

1.Должны быть набраны на компьютере в формате Word или pdf на 1 стр. A4 шрифтом 11 или 12 через 1 или 1.5 интерв.

2.В заголовке – тема, фамилия и место работы (учебы) докладчика.

3.Должны содержать четкую постановку задачи, максимальное количество конкретной информации, графики и формулы (при необходимости, в пределах допустимого объема), небольшое число ссылок на использованную литературу (если уместно) и краткие выводы.