РАСЧЕТ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕТЕРОСТРУКТУР

​CALCULATION OF SPECTRAL CHARACTERISTICS OF HETEROSTRUCTURES

Egor Stashkevich

student, Volga Region State University of Telecommunications and Informatics,

Russia, Samara

Maria Golovkina

scientific supervisor, Ph.D. in Physics and Mathematics, Assoc. Prof., Volga Region State University of Telecommunications and Informatics,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

Современные компьютеры применяются для моделирования спектральных свойств гетероструктур, состоящих из разных слоев полупроводников. Эти структуры важны для разработки полупроводниковых устройств, включая транзисторы и лазеры. Исследование спектральных свойств осуществляется с помощью специализированного ПО, позволяющего выполнять расчеты и симуляции. Процесс начинается с построения модели устройства в программном обеспечении, где учитываются характеристики каждого слоя, его толщина и концентрация легирующих примесей.

ABSTRACT

Modern computers are used to simulate the spectral properties of heterostructures consisting of different layers of semiconductors. These structures are important for the development of semiconductor devices, including transistors and lasers. The study of spectral properties is carried out with the help of specialized software that allows you to perform calculations and simulations. The process begins with building a device model in software, which takes into account the characteristics of each layer, its thickness and the concentration of alloying impurities.

Ключевые слова: гетероструктуры, анализ, спектральные свойства.

Keywords: heterostructures, analysis, spectral properties.

Современные компьютеры используются для моделирования и расчета спектральных свойств гетероструктур. Гетероструктуры — это кристаллы, которые состоят из нескольких различных слоев полупроводников с разными свойствами. Они используются для создания полупроводниковых устройств, таких как транзисторы, светоизлучающие диоды и лазеры.

Спектральные свойства гетероструктур могут быть исследованы путем использования программного обеспечения для моделирования и анализа. Программное обеспечение позволяет проводить расчеты, симуляции и анализ спектральных характеристик таких устройств.

Расчет спектральных характеристик гетероструктур начинается с построения модели устройства в программном обеспечении для моделирования. Эта модель включает в себя описание каждого слоя и его относительной толщины, а также дополнительные параметры, такие как концентрацию легирующих примесей.

Рассмотрим спектральные характеристики гетероструктуры, содержащей слои с квантовыми точками. Интенсивность излучения рассчитывается по формуле:

где –   объёмное значение ширины запрещенной зоны;

h – постоянная Планка;

R – радиус квантовой точки;

– эффективные массы электронов и дырок;

e – элементарный заряд электрона;

 - диэлектрическая проницаемость вакуума;

– относительная диэлектрическая проницаемость.

Рисунок 1. График зависимости интенсивности излучения от длины волны при различных значениях радиуса R с использованием квантовых точек на основе InAs

Сплошная кривая: R = 9× м, точечная кривая: R = 10×  м, штрих-кривая: R = 1000× м.

На рис.1 изображен график зависимости интенсивности излучения от длины волны c использованием сферических квантовых точек разного радиуса R на основе InAs. Использовались следующие параметры: относительная диэлектрическая проницаемость InAs ,6 значение абсолютной температуры T=300 К. Из рисунка видно, что с уменьшением радиуса сферической точки, максимум интенсивности сдвигается в область более длинных волн.

Выводы:

Можно сказать, что расчет спектральных характеристик гетероструктур — это важный аспект изучения данных структур. Он позволяет определить основные спектральные характеристики, такие как ширина запрещенной зоны, дополнительные пики и энергетические уровни. Обычно такой расчет проводится методами матричной алгебры, учитывая особенности гетероструктурного материала и его основных параметров. Полученные результаты могут быть использованы для разных целей, включая технические приложения, например, проектирование фотоэлектронных приборов, солнечных батарей и др. В целом, расчет спектральных характеристик гетероструктур является важным шагом для понимания свойств этого класса материалов и их применения в разных областях.

Список литературы:

1. Карпович, И.А. Квантово-размерные гетеронаноструктуры на основе GaAs [Текст] / И.А. Карпович // Труды 1-ого совещания по проекту НАТО Sfp - 973799 Semiconductors. – Нижний Новгород.– 2001.– C. 48–62.
2. Андаспаева А., Баранов А.Н., Гусейнов А.А. и др. // Письма ЖТФ. 1988. Т.14, №9. С.845–849.
3. Hasenberg T.S., Miles R.H., Kost A.R., West L. // IEEE J. Quant. Electron. 1997. V. 33, №8. P. 1403–1406.