Електронні стани у п’ятишаровій напівпровідниковій структурі. Частина 1
Анотація
Отримано трансцендентні рівняння для визначення енергетичного спектра електронів у п’ятишаровій напівпровідниковій структурі з енергетичним заглибленням у центрі для різних діапазонів енергій. Показано, що наявність цього заглиблення призводить до збільшення енергетичних щілин, обчислених у межах теорії збурень першого порядку. Зазначено, що походження зсуву енергетичних рівнів пов’язане із залежністю електронного гамільтоніана не лише від оператора потенціальної енергії, але й від оператора кінетичної енергії, який визначається ефективними масами в кожному шарі структури. Як показано, модифікація потенціального профілю простого квантового колодязя внаслідок наявності заглиблення повинна призводити до зниження енергетичного рівня, тоді як різниця кінетичних енергій за умови сприяє зсуву рівнів угору, де — ефективна маса електрона в i-му шарі.
Завантаження
Посилання
Z.D. Kvon, “Semiconductor quantum wells and nanostructures,” Nanomaterials, 13(13), 1924 (2023). https://doi.org/10.3390/nano13131924
Y. Liu, Y. Lin, Y. Hu, W. Wang, Y. Chen, Z. Liu, D. Wan, & W. Liao, “1D/2D heterostructures: synthesis and application in photodetectors and sensors,” Nanomaterials, 14(21), 1724 (2024). https://doi.org/10.3390/nano14211724
V.V. Filippov, “Electron Transport Phenomena in Anisotropic and Low-Dimensional Semiconductor Structures,” (Doctoral dissertation for the degree of Doctor of Physical and Mathematical Sciences). Lipetsk, 2013.
H. Xu, M.K. Akbari, & S. Zhuiykov, “2D semiconductor nanomaterials and heterostructures: controlled synthesis and functional applications,” Nanoscale Research Letters, 16(1), 94 (2021). https://doi.org/10.1186/s11671-021-03551-w
E. Sutter, R.R. Unocic, J.-C. Idrobo, & P. Sutter, “Multilayer lateral heterostructures of van der Waals crystals with sharp, carrier-transparent interfaces,” Advanced Science, 8(24), 2103830 (2021). https://doi.org/10.1002/advs.202103830
E.L. Ivchenko, & G.E. Pikus, Superlattices and Other Heterostructures: Symmetry and Optical Phenomena, (Springer, Berlin, 1995).
E. L. Ivchenko, Optical Spectroscopy of Semiconductor Nanostructures, (Alpha Science, Harrow, UK, 2005).
R. G. Toscano-Negrette, J. C. León-González, J. A. Vinasco, A. L. Morales, M. Sahin, M. E. Mora-Ramos, J. Sierra-Ortega, et al., “Optical properties in a ZnS/CdS/ZnS core/shell/shell spherical quantum dot: electric and magnetic field and donor impurity effects,” Nanomaterials, 13(3), 550 (2023). https://doi.org/10.3390/nano13030550
A. A. Toropov, Electronic and Optical Properties of Irregular Superlattices Based on A_3 B_5 and A_2 B_6 Semiconductor Compounds (Doctoral dissertation for the degree of Doctor of Physical and Mathematical Sciences). Saint Petersburg, 2005.
J. A. Gil-Corrales, A. L. Morales, & C. A. Duque, “Self-consistent study of GaAs/AlGaAs quantum wells with modulated doping,” Nanomaterials, 13(5), 913 (2023). https://doi.org/10.3390/nano13050913
L. Esaki, & R. Tsu, “Superlattice and negative differential conductivity in semiconductors,” IBM Journal of Research and Development, 14(1), 61–65 (1970). https://doi.org/10.1147/rd.141.0061
R. Y. Rasulov, V. R. Rasulov, N. Z. Mamadalieva, & R. R. Sultanov, “Subbarrier and overbarrier electron transfer through multilayer semiconductor structures,” Russian Physics Journal, 63(4), 537–546 (2020). https://doi.org/10.1007/s11182-020-02067-7
R. Ya. Rasulov, V. R. Rasulov, B. B. Akhmedov, I. A. Muminov, & K. K. Urinova, “Dimensional quantization in InSb and GaAs in three-zone model,” Journal of Physics: Conference Series, 2697(1), 012005 (2024). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2697/1/012005
V. R. Rasulov, R. Y. Rasulov, M. Kh. Nasirov, I. A. Muminov, & M. M. Mamatova, “Theory of size quantization in monolayers of transition metal dichalcogenides,” Physica Scripta, 99(10), 105987 (2024).
E. I. Golant, & A. B. Pashkovskii, “Two-level electron wave functions in double-barrier quantum-size structures in an electric field of finite amplitude,” Semiconductors (FTP), 34(3), 334–339 (2000).
E. I. Golant, & A. B. Pashkovskii, “Resonant transitions between split levels of three-barrier nanostructures and prospects for their application in submillimeter-range devices,” Semiconductors (FTP), 36(3), 330 (2002).
A. B. Pashkovskii, “Parity and abrupt broadening of resonant levels in three-barrier structures,” JETP Letters, 82(3-4), 228 (2005).
V. F. Elesin, “High-frequency response of double-barrier nanostructures,” JETP, 121(4), 925–931 (2002).
T. P. E. Broekaert, W. Lee, & C. G. Fonstad, “Pseudomorphic In_0.53 Ga_0.47As/AlAs/InAs resonant tunneling diodes with peak-to-valley current ratios of 30 at room temperature,” Applied Physics Letters, 53(16), 1545–1549 (1988).
D.J. BenDaniel, & C.B. Duke, “Space-charge effects on electron tunneling,” Physical Review, 152(2), 683–692 (1966). https://doi.org/10.1103/PhysRev.152.683
G. Bastard, Wave Mechanics Applied to Semiconductor Heterostructures. Les Editions de Physique, Les Ulis (France); (Halsted Press, New York, 1988).
V. Barsan, & M.-C. Ciornei, “Semiconductor quantum wells with BenDaniel–Duke boundary conditions: approximate analytical results,” European Journal of Physics, 38(1), 015407 (2017). https://doi.org/10.1088/1361-6404/38/1/015407
M. Singh, H. Lipsanen, T. Bhardwaj, & V. Singh, “Landau quantization of a circular quantum dot using the BenDaniel–Duke boundary condition,” Superlattices and Microstructures, 147, 106690 (2020). https://doi.org/10.1016/j.spmi.2020.106690
A. Atić, X. Wang, N. Vuković, N. Stanojević, A. Demić, D. Indjin, & J. Radovanović, “Resonant tunnelling and intersubband optical properties of ZnO/ZnMgO semiconductor heterostructures: impact of doping and layer structure variation,” Materials, 17(4), 927 (2024). https://doi.org/10.3390/ma17040927
R.Y. Rasulov, V.R. Rasulov, K. K. Urinova, I. A. Muminov, & B. B. Akhmedov, “Analysis of kinetic properties and tunnel-coupled states in asymmetrical multilayer semiconductor structures,” East European Journal of Physics, (2), 270–273 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-27
Rasulov, R. Ya., Rasulov, V. R., Muminov, I. A., Mamatova, M. A., Raxmatullayeva, F. U., & Yusupova, M. Sh. Electron states in a five-layer semiconductor structure. Part 2. East European Journal of Physics, (3), 498-504 (2026). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2026-3-45
Авторське право (c) 2026 Р.Я. Расулов, В.Р. Расулов, І.А. Мумінов, М.А. Маматова, Ф.У. Рахматуллаєва, С.Х. Мухаммадамінов
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
