Тунелювання електронів в гетероструктурі германій/кремній з германієвими квантовими точками: теорія
It is shown that electron tunneling through a potential barrier that separates two quantum dots of germanium leads to the splitting of electron states localized over spherical interfaces (a quantum dot – a silicon matrix). The dependence of the splitting values of the electron levels on the paramete...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/601 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543930536951808 |
|---|---|
| author | Pokutnyi, S. I. Shkoda, N. G. |
| author_facet | Pokutnyi, S. I. Shkoda, N. G. |
| author_sort | Pokutnyi, S. I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:01:33Z |
| description | It is shown that electron tunneling through a potential barrier that separates two quantum dots of germanium leads to the splitting of electron states localized over spherical interfaces (a quantum dot – a silicon matrix). The dependence of the splitting values of the electron levels on the parameters of the nanosystem (the radius a quantum dot germanium, as well as the distance D between the surfaces of the quantum dots) is obtained. It has been shown that the splitting of electron levels in the QD chain of germanium causes the appearance of a zone of localized electron states, which is located in the bandgap of silicon matrix. It has been found that the motion of a charge-transport exciton along a chain of quantum dots of germanium causes an increase in photoconductivity in the nanosystem.It is shown that in the QD chain of germanium a zone of localized electron states arises, which is located in the bandgap of the silicon matrix. Such a zone of local electron states is caused by the splitting of electron levels in the QD chain of germanium. Moreover, the motion of an electron in the zone of localized electron states causes an increase in photoconductivity in the nanosystem. The effect of increasing photoconductivity can make a significant contribution in the process of converting the energy of the optical range in photosynthesizing nanosystems. It has been found that comparison of the splitting dependence of the exciton level Eех(а) at a certain radius a QD with the experimental value of the width of the zone of localized electron states arising in the QD chain of germanium, allows us to obtain the distances D between the QD surfaces.It has been shown that by changing the parameters of Ge/Si heterostructures with germanium QDs (radius of a germanium QD, as well as the distance D between the surfaces of the QDs), it is possible to vary the positions and widths of the zones of localized electronic states. The latter circumstance opens up new possibilities in the use of such nanoheterostructures as new structural materials for the creation of new nano-optoelectronics and nano-photosynthesizing devices of the infrared range. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:26Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-601 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:20Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6012022-06-29T10:01:33Z Electron tunneling in the germanium/silicon heterostructure with germanium quantum dots: theory Тунелювання електронів в гетероструктурі германій/кремній з германієвими квантовими точками: теорія Pokutnyi, S. I. Shkoda, N. G. splitting of electronic states charge-transfer exciton spherical interface potential barrier Coulomb interaction quantum dots розщеплення електронних станів екситон із перенесенням заряду сферичний інтерфейс потенціальний бар'єр кулонівська взаємодія квантові точки It is shown that electron tunneling through a potential barrier that separates two quantum dots of germanium leads to the splitting of electron states localized over spherical interfaces (a quantum dot – a silicon matrix). The dependence of the splitting values of the electron levels on the parameters of the nanosystem (the radius a quantum dot germanium, as well as the distance D between the surfaces of the quantum dots) is obtained. It has been shown that the splitting of electron levels in the QD chain of germanium causes the appearance of a zone of localized electron states, which is located in the bandgap of silicon matrix. It has been found that the motion of a charge-transport exciton along a chain of quantum dots of germanium causes an increase in photoconductivity in the nanosystem.It is shown that in the QD chain of germanium a zone of localized electron states arises, which is located in the bandgap of the silicon matrix. Such a zone of local electron states is caused by the splitting of electron levels in the QD chain of germanium. Moreover, the motion of an electron in the zone of localized electron states causes an increase in photoconductivity in the nanosystem. The effect of increasing photoconductivity can make a significant contribution in the process of converting the energy of the optical range in photosynthesizing nanosystems. It has been found that comparison of the splitting dependence of the exciton level Eех(а) at a certain radius a QD with the experimental value of the width of the zone of localized electron states arising in the QD chain of germanium, allows us to obtain the distances D between the QD surfaces.It has been shown that by changing the parameters of Ge/Si heterostructures with germanium QDs (radius of a germanium QD, as well as the distance D between the surfaces of the QDs), it is possible to vary the positions and widths of the zones of localized electronic states. The latter circumstance opens up new possibilities in the use of such nanoheterostructures as new structural materials for the creation of new nano-optoelectronics and nano-photosynthesizing devices of the infrared range. Показано, що тунелювання електронів через потенціальний бар’єр, що розділяє дві квантові точки (КТ) германію, призводить до розщеплення електронних станів, локалізованих на сферичних поверхнях поділу (квантова точка – кремнієва матриця). Отримано залежність величин розщеплення електронних рівнів від параметрів наносистеми (радіуса квантової точки германію, а також відстані D між поверхнями квантових точок). Показано, що розщеплення електронних рівнів в ланцюжку КТ германію призводить до появи зони локалізованих електронних станів, яка розташована в забороненій зоні кремнієвої матриці. Виявлено, що рух екситона з перенесенням заряду по ланцюжку квантових точок германію викликає збільшення фотопровідності в наносистемах.Показано, що в ланцюжку КТ германію виникає зона локалізованих електронних станів, яка розташована в забороненій зоні кремнієвої матриці. Така зона локальних електронних станів обумовлена розщепленням електронних рівнів в ланцюжку КТ германію. Крім того, рух електрона в зоні локалізованих електронних станів викликає збільшення фотопровідності в наносистемах. Ефект збільшення фотопровідності може внести істотний внесок в процес перетворення енергії оптичного діапазону в фотосинтезуючих наносистемах. Встановлено, що порівняння залежності розщеплення екситонного рівня Eex(a) з певним радіусом КТ з експериментальним значенням ширини зони локалізованих електронних станів, що виникають в ланцюжку КТ германію, дозволяє отримати значення відстаней D між поверхнями КТ.Показано, що, змінюючи параметри гетероструктур Ge/Si з КТ германію (радіуси КТ германію, а також відстані D між поверхнями КТ), можна змінювати положення і ширину зон локалізованих електронних станів. Остання обставина відкриває нові можливості використання таких наногетероструктур. як нових конструкційних матеріалів для створення нової нанооптоелектроніки і нано-фотосинтезуючих пристроїв інфрачервоного діапазону. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2021-11-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/601 10.15407/hftp12.04.306 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 12 No. 4 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 306-313 Химия, физика и технология поверхности; Том 12 № 4 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 306-313 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 12 № 4 (2021): Хімія, фізика та технологія поверхні; 306-313 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp12.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/601/609 Copyright (c) 2021 S. I. Pokutnyi, N. G. Shkoda |
| spellingShingle | розщеплення електронних станів екситон із перенесенням заряду сферичний інтерфейс потенціальний бар'єр кулонівська взаємодія квантові точки Pokutnyi, S. I. Shkoda, N. G. Тунелювання електронів в гетероструктурі германій/кремній з германієвими квантовими точками: теорія |
| title | Тунелювання електронів в гетероструктурі германій/кремній з германієвими квантовими точками: теорія |
| title_alt | Electron tunneling in the germanium/silicon heterostructure with germanium quantum dots: theory |
| title_full | Тунелювання електронів в гетероструктурі германій/кремній з германієвими квантовими точками: теорія |
| title_fullStr | Тунелювання електронів в гетероструктурі германій/кремній з германієвими квантовими точками: теорія |
| title_full_unstemmed | Тунелювання електронів в гетероструктурі германій/кремній з германієвими квантовими точками: теорія |
| title_short | Тунелювання електронів в гетероструктурі германій/кремній з германієвими квантовими точками: теорія |
| title_sort | тунелювання електронів в гетероструктурі германій/кремній з германієвими квантовими точками: теорія |
| topic | розщеплення електронних станів екситон із перенесенням заряду сферичний інтерфейс потенціальний бар'єр кулонівська взаємодія квантові точки |
| topic_facet | splitting of electronic states charge-transfer exciton spherical interface potential barrier Coulomb interaction quantum dots розщеплення електронних станів екситон із перенесенням заряду сферичний інтерфейс потенціальний бар'єр кулонівська взаємодія квантові точки |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/601 |
| work_keys_str_mv | AT pokutnyisi electrontunnelinginthegermaniumsiliconheterostructurewithgermaniumquantumdotstheory AT shkodang electrontunnelinginthegermaniumsiliconheterostructurewithgermaniumquantumdotstheory AT pokutnyisi tunelûvannâelektronívvgeterostrukturígermaníjkremníjzgermaníêvimikvantovimitočkamiteoríâ AT shkodang tunelûvannâelektronívvgeterostrukturígermaníjkremníjzgermaníêvimikvantovimitočkamiteoríâ |