Курс посвящен оптическим и электрическим свойствам полупроводниковых низкоразмерных структур. Анализируются свойсвта фотонов электронов и дырок в полупроводниковых наноструктурах, их резонансное прохождение и отражение. Подробно рассматриваются электрооптические эффекты в структурах с квантовыми ямами и сверхрешетках.

Продолжительность курса 1 семестр

Содержание курса

Раздел 1. Энергетический спектр дырок в сложной валентной зоне
kp теория возмущений для вырожденной зоны. Спин-орбитальное расщепление валентной зоны в полупроводниках типа GaAs. Эффективный гамильтониан дырок в двухзонном
приближении. Гамильтониан Латтинжера, зонные параметры Латтинжера. Метод инвариантов при построении гамильтониана Латтинжера.

Раздел 2. Электроны, фотоны и фононы в наноструктурах
Гетероструктуры (иерархия понятий). Классификация сверхрешеток. Размерное квантование в структурах с квантовыми ямами, квантовыми проволоками и квантовыми точками. Метод матриц переноса. Электронные минизоны в сверхрешетке. Световые волны в оптической сверхрешетке, оптический резонатор. Длинноволновое приближение. Интерфейсные (интерфейсные) фононы. Акустические фононы со "сложенным" спектром.

Раздел 3. Резонансное туннелирование и туннельные токи
Туннелирование электрона через двухбарьерную структуру. Вывод аналитических формул для коэффициентлв отражения и пропускания в резонансной области электронной энергий. Резонансный туннельный ток, вольтамперная характеристика двухбарьерной структуры.

Раздел 4. Резонансное отражение и пропускание света в наноструктурах
Примесные центры и экситоны в квантовых ямах, частные случаи толстых и тонких ям. Решение волнового уравнения для света, распространяющегося в структуре с квантовой ямой, методом одномерной функции Грина. Радиационная ширина экситонного уровня в квантовой яме. Коэффициенты отражения и пропускания света через многослойные структуры.

Раздел 5. Электрооптические эффекты в структурах с квантовыми ямами и сверхрешетках
Влияние продольного и поперечного электрического поля на электронные состояния в наноструктурах, квантово-размерный эффект Штарка в квантовой яме. Метод сильной связи для расчета электронных состояний в полупроводниковой сверхрешетке, формирование штарковской лестницы в сверхрешетке в электрическом поле. Экспериментальное наблюдение эффекта Штарка и штарковской лестницы. Зонная структура графена.

Содержание практических занятий

Литература

1. E.L. Ivchenko, Optical spectroscopy of semiconductor nanostructures, Alpha Science International, Harrow, UK, 427 стр.
2. Л.Е. Воробьев, Е.Л. Ивченко, Д.А. Фирсов, В.А. Шалыгин, Оптические свойства наноструктур, учебное пособие, Наука, СПб., 2001, 187 стр.