Название:Новые методы исследований флуктуационных явлений в легированных полупроводниках
Грантодатель:Гранты РНФ
Область знаний:02 - Физика и науки о космосе, 02-202 - Полупроводники
Ключевые слова:физика неупорядоченных систем, обменное взаимодействие, спинтроника, оптическая спектроскопия, донорно-акцепторная рекомбинация, легированные полупроводники, примеси и дефекты, фотолюминесценция
Тип:исследовательский
Руководитель(и):Петров,ПВ
Подразделения:
Код проекта:23-22-00333
Проект посвящен изучению физических явлений связанных с флуктуациями пространственного расположения примесных центров в легированных полупроводниках. С точки зрения практического применения, весьма существенными являются свойства полупроводниковых материалов обусловленные легированием примесями. Исследование этих свойств в значительной мере осложнено случайным расположением примесных центров в кристалической решётке. Носители заряда локализованные на примесных центрах взаимодействуют между собой как кулоновски, так и обменно, что делает задачу по настоящему многочастичной. Из-за наличия флуктуаций, традиционные методы основанные на теории среднего поля в этом случае работают некорректно. Как альтернативу им авторский коллектив активно использует численное моделирование в сочетании с аналитическим подходом, основанном на теории вероятностей. Проект состоит из двух частей, рассматривающих влияние флуктуаций расположения примесей, соответственно, на магнитные и на оптические свойства полупроводниковых материалов. Первая часть проекта представляет собой теоретическое исследования влияния обменного взаимодействия между примесями на магнитные свойства полупроводниковых материалов. С точки зрения практического примерения, это исследование поможет поиску и изучению материалов для создания новых приборов, использующих спиновую степень свободы для хранения и обработки информации. К настоящему времени накоплен большой массив экспериментальных данных как по ферромагнетизму в полупроводниках легированных магнитными примесными центрами, так и по влиянию антиферромагнитного взаимодействия между примесями на магнитные свойства обычных полупроводников. Теории, которая бы учитывала в полной мере пространственные флуктуации расположения примесей к настоящему моменту отсутствует. Построение такой теории является одной из основных задач проекта. Во второй части проекта, как экспериментально, так и теоретически, будет исследоваться влияние электростатического взаимодействия между ионизированными примесными центрами на спектральную форму линии донорно-акцепторной рекомбинации. Эта линия является одним из самых ярких оптических переходов в низкотемпературной фотолюминесценции и поэтому используется технологами для оптической характеризации новых полупроводниковых материалов. Однако, влияние электростатических флуктуаций на её спектр к настоящему времени изучено очень слабо. В 2018 году авторским коллективом проекта была построена теоретическая модель которая впервые позволила аналитически описать влияние электростатического взаимодействия примесных центров на спектр донорно-акцепторной рекомбинации. В рамках проекта будет проведено экспериментальное исследование формы линии донорно-акцепторной рекомбинации и сопоставление результатов эксперимента с теоретическими вычислениями.