Залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs вiд товщини, концентрацiї та температури
The energy of transition into the ground excitonic state for a quasi-two-dimensional (nanofilm) semiconductor nanoheterostructure with single quantum well and its dependences on the thickness, temperature, and composition of the barrier medium are calculated in the dielectric continuum approximation...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019238 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2019238 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20192382019-04-11T08:03:31Z Thickness, Concentration, and Temperature Dependences of Exciton Transition Energies in AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs Nanofilms Залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs вiд товщини, концентрацiї та температури Kondryuk, D. V. Kramar, V. M. наногетероструктура квантова яма екситон екситон-фононна взаємодiя nanoheterostructure quantum well exciton exciton-phonon coupling - The energy of transition into the ground excitonic state for a quasi-two-dimensional (nanofilm) semiconductor nanoheterostructure with single quantum well and its dependences on the thickness, temperature, and composition of the barrier medium are calculated in the dielectric continuum approximation using the Green’s function method. Specific calculations are made for a nanofilm containing a rectangular finite-depth quantum well created by the double hetero-junction GaAs/AlxGa1−xAs taken as an example. For the films narrower than 30–40 nm, the transition energy is shown to be mainly governed by the confinement effect and the aluminum content x. In particular, the energy decreases rapidly from 1.55 eV (at x = 0.2), 1.62 eV (at x = 0.3), or 1.69 eV (at x = 0.4) to 1.41 eV for all those x-values, as the film thickness grows. The further increase in the film thickness up to approximately 100 nm is accompanied by a slow growth of the energy to the value characteristic of bulk GaAs, which occurs due to the corresponding reduction in the exciton binding energy. The rate of this growth depends weakly on x. The temperature increase from 0 to 300 K results in a long-wave shift of the exciton band bottom. As a result, the transition energy decreases by a value weakly depending on the film thickness and ranging from 2 meV at x = 0.2 to 3 meV at x = 0.4. The temperature-induced variations are invoked by the interaction with phonons, which are mostly confined ones in nanofilms thicker than 30–40 nm or interface ones, if nanofilms are thinner. У наближеннi дiелектричного континууму методом функцiй Ґрiна дослiджено залежнiсть енергiї переходу в основний екситонний стан квазiдвовимiрної плоскої напiвпровiдникової наногетероструктури з одиночною квантовою ямою — наноплiвки вiд її товщини, температури та складу бар’єрного середовища. Конкретний розрахунок здiйснено на прикладi наноплiвки з прямокутною, скiнченної глибини, квантовою ямою, створеною подвiйним гетеропереходом GaAs/AlxGa1−xAs. Показано, що в плiвках товщиною до 30–40 нм величина енергiї переходу визначається переважно впливом просторового обмеження та концентрацiєю алюмiнiю x – стрiмко зменшується при зростаннi товщини вiд 1,55 (при x = 0,2), 1,62 (при x = 0,3) i 1,69 (при x = 0,4) еВ до 1,41 еВ для усiх наведених значень x. Подальше збiльшення товщини плiвки приблизно до 100 нм супроводжується повiльним зростанням енергiї переходу до значення, характерного для масивного GaAs, переважно внаслiдок зменшення енергiї зв’язку екситону; швидкiсть цього зростання слабко залежить вiд x. Збiльшення температури вiд 0 до 300 K викликає довгохвильове змiщення дна екситонної зони, що зумовлює зменшення енергiї переходу на слабко залежну вiд товщини плiвки величину, яка становить приблизно 2 меВ при x = 0,2 та 3 меВ при x = 0,4. Причиною температурних змiн є взаємодiя з фононами, переважно обмеженими у наноплiвках товщиною понад 30–40 нм, залежно вiд x, та iнтерфейсними – у тонших. Publishing house "Academperiodika" 2019-01-18 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019238 10.15407/ujpe60.05.0458 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 60 No. 5 (2015); 458 Український фізичний журнал; Том 60 № 5 (2015); 458 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe60.05 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019238/1224 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019238/1225 Copyright (c) 2019 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2019-04-11T08:03:31Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
наногетероструктура квантова яма екситон екситон-фононна взаємодiя |
| spellingShingle |
наногетероструктура квантова яма екситон екситон-фононна взаємодiя Kondryuk, D. V. Kramar, V. M. Залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs вiд товщини, концентрацiї та температури |
| topic_facet |
наногетероструктура квантова яма екситон екситон-фононна взаємодiя nanoheterostructure quantum well exciton exciton-phonon coupling - |
| format |
Article |
| author |
Kondryuk, D. V. Kramar, V. M. |
| author_facet |
Kondryuk, D. V. Kramar, V. M. |
| author_sort |
Kondryuk, D. V. |
| title |
Залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs вiд товщини, концентрацiї та температури |
| title_short |
Залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs вiд товщини, концентрацiї та температури |
| title_full |
Залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs вiд товщини, концентрацiї та температури |
| title_fullStr |
Залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs вiд товщини, концентрацiї та температури |
| title_full_unstemmed |
Залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs вiд товщини, концентрацiї та температури |
| title_sort |
залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках alxga1−xas/gaas/alxga1−xas вiд товщини, концентрацiї та температури |
| title_alt |
Thickness, Concentration, and Temperature Dependences of Exciton Transition Energies in AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs Nanofilms |
| description |
The energy of transition into the ground excitonic state for a quasi-two-dimensional (nanofilm) semiconductor nanoheterostructure with single quantum well and its dependences on the thickness, temperature, and composition of the barrier medium are calculated in the dielectric continuum approximation using the Green’s function method. Specific calculations are made for a nanofilm containing a rectangular finite-depth quantum well created by the double hetero-junction GaAs/AlxGa1−xAs taken as an example. For the films narrower than 30–40 nm, the transition energy is shown to be mainly governed by the confinement effect and the aluminum content x. In particular, the energy decreases rapidly from 1.55 eV (at x = 0.2), 1.62 eV (at x = 0.3), or 1.69 eV (at x = 0.4) to 1.41 eV for all those x-values, as the film thickness grows. The further increase in the film thickness up to approximately 100 nm is accompanied by a slow growth of the energy to the value characteristic of bulk GaAs, which occurs due to the corresponding reduction in the exciton binding energy. The rate of this growth depends weakly on x. The temperature increase from 0 to 300 K results in a long-wave shift of the exciton band bottom. As a result, the transition energy decreases by a value weakly depending on the film thickness and ranging from 2 meV at x = 0.2 to 3 meV at x = 0.4. The temperature-induced variations are invoked by the interaction with phonons, which are mostly confined ones in nanofilms thicker than 30–40 nm or interface ones, if nanofilms are thinner. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019238 |
| work_keys_str_mv |
AT kondryukdv thicknessconcentrationandtemperaturedependencesofexcitontransitionenergiesinalxga1xasgaasalxga1xasnanofilms AT kramarvm thicknessconcentrationandtemperaturedependencesofexcitontransitionenergiesinalxga1xasgaasalxga1xasnanofilms AT kondryukdv zaležnistʹenergiíeksitonnihperehodivunanoplivkahalxga1xasgaasalxga1xasvidtovŝinikoncentraciítatemperaturi AT kramarvm zaležnistʹenergiíeksitonnihperehodivunanoplivkahalxga1xasgaasalxga1xasvidtovŝinikoncentraciítatemperaturi |
| first_indexed |
2025-10-02T01:16:13Z |
| last_indexed |
2025-10-02T01:16:13Z |
| _version_ |
1851765195782750208 |