Поверхневі напівпровідникові хвилі в напівпровідникових структурах (стр. 5 из 5)

Проведено дослідження поверхневих поляритонів (ПП) системи шар ZnO на сапфірі. Вивчено поверхневі фононні та плазмон-фононні поляритони (ПФП и ППФП) тонких шарів окису цинку в залежності від товщины шару та концентрації носіїв зарядів в шарі. При товщинах шару порядку 0.01-6 mm дисперсійна залежність поверхневих поляритонів має високочастотну та низькочастотну гілки. Високочастотна гілка фононних ПП системи проявляється в спектрах ППВВ ПП в діапазоні частот 571-600 сm^-1, а низькочастотна - в діапазоні 443-483 сm^-1. При зменшенні товщини шару окису цинку від 1 mm до 0.01 mm граничні частоти низькочастотної гілки зміщуються в область менших частот на 7 сm^-1, а граничні частоти високочастотної моди збільшуються на 0.2 сm^-1. Досліджено також вплив шарівв окису цинку різної товщини на дисперсійну залежність сапфіра. Збільшення товщини шару окису цинку призводить до зменьшення граничної частоти поверхнневих фононих поляритонів сапфіру. Спектри ППВВ та дисперсійні залежності ПФП та ППФП системи істотно залежать від орієнтації шарів та підкладки. Представляється можливим використати отримані результати при дослідженні оптичних властивостей поверхності та границь розподілу діелектрик-напівпровідник.

6. Висновки.

Одним з перспективних напрямків сучасної фізики є дослідження поверхні твердого тіла та взаємодії поверхневих електромагнітних хвиль інфрачервоного діапазону з поверхнею та тонкими шарами напівпровідників .

При взаємодії світлової хвилі з поверхнею твердого тіла виникає поверхнева електромагнітна хвиля.Квазічастинки, які відповідають цим коливанням, що мають змішаний електромагнітно-механічний характер, називають поверхневими поляритонами (ПП).Під фононом розуміють квазічастинку , що відповідає механічним коливанням решітки, тобто періодичним зміщенням атомів відносно положення рівноваги. Плазмон- це теж квазічастинка, але вона описує коливання вільних електронів навколо важких іонів. Методи дослідження поверхневих хвиль :

* метод модифікованого багатократного порушеного внутрішнього відбивання ;

* методмодифікованого повного внутрішнього відбиття;

* метод комбінаційного розсіяння світла.

Розповсюдження пучка променів в напівпровідниковому кристалі може бути описане розв`язком рівнянь Максвелла :

Стpуктуpа ZnO/Al₂O₃ знаходить шиpоке викоpистання в оптоелектpонiцi. Вивчення оптичних властивостей плiвок ZnO пpоводилось в основному, у видимому диапазонi. Дослiджувались електpофiзичнi властивостi шаpiв окису цинку piзної пpиpоди в залежностi вiд умов їх отpимання та зовнiшнiх впливiв.

Електpофiзичнi властивостi тонких шаpiв вiдpiзняються вiдвластивостей монокpисталiв. Оптичнi властивостi кpисталiв залежать вiд їх розмірів та форми. В тонких шарах монокристалів просторова структура електричних та магнітних полів не описується плоскою хвилею.

Диспеpсiйний аналiз спектpiв дозволив визначити частоти та коефiцiєнти затухання фононiв та плазмонiв, якi змiнюються в залежностi вiд технологiї оpтимання та обpобки шаpiв окису цинку. В pоботi показано, що спектpи IЧ вiдбиття ZnO/Al₂O₃ добpе моделюються пpи викоpистаннi частот поздовжних та попepечних оптичних фононiв (Е₁) окису цинку 591 та 413 сm^-1 та аксiальних (А₁) фононiв вiдповiдно 570 та 380 сm^-1.

7. Застосування у школі.

Концепція загальної середньої освіти передбачає варіативність освіти, що дозволяє педагогічним радам середніх шкіл здійснювати профільоване навчання, вибираючи його напрям у відповідності до місцевих умов.

Матеріали даної курсової роботи можуть бути використані в процесі викладання фізики в середній школі та ПТУ. Оскільки в даній роботі мова йде про новий напрям в області наукових досліджень, то ці матеріали можна використовувати на спеціальних семинарських заняттях , присвячених досягненням фізики, та на факультативному курсі фізики (при вивченні тем “Напівпровідникові прилади” та “Нове в науці і техніці”). Це дозволить учням розширити свій кругозор та ознайомитися з сучаснимим напрямами науки.

В ПТУ (в навчальному курсі яких присутні предмети, пов`язані з матеріалознавством) відкриваються більш широкі можливості для використання результатів, одержаних в даній роботі.

Література.

1. Дмитрук Н.Л., Литовченко В.Г., Стрижевский В.Л. Поверхностные поляритоныи в полупроводниках и диелектриках.// К.: Наукова думка ,1989.

2. Уханов Ю.И. Оптические свойства полупроводников. М.: Наука, 1977.

3. Венгер Е.Ф., Мельничук А.В., Пасечник Ю.А.,Сухенко Е.И. Исследование структуры окись цинка на сапфире методами ИК спектроскопии.

4. Венгер Е.Ф., Мельничук А.В., Пасечник Ю.А.,Сухенко Е.И.

Поверхностные поляритоны в системе ZnO на сапфире.