Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №2 2005

№ 2, 2005 ВЕСТНИК ТГПУ им. Л. Н. Толстого Первым этапом расчета зонной структуры сверхрешетки является моделирование гетероперехода между соответствующими материалами. В работе рассматривается изо- типный n-N гетеропереход PbS-EuS. Энергетическая зонная диаграмма рассматриваемо­ го гетероперехода в данном случае строится на принципах диффузионной модели Андер­ сона [4]. в которой, в частности, не учитывается влияние диполей и приповерхностных состояний на границе раздела. Нами выбрано направление (111), совпадающее с осью z сверхрешетки, которому в обратном пространстве соответствует переход в зоне Бриллюэна от Г к L. Такая конфи­ гурация энергетических зон показана на рисунке 2, а. Индексами 1 и 2 отмечены основ­ ные характеристики слоев PbS и EuS (соответственно). Например, дно зоны проводимо­ сти и потолок валентной зоны сульфида свинца обозначены Ес\ и Ev- и т. д. Используемые параметры представлены в таблице: Элемент X»эВ ф, эВ % , эВ е EuS чм;. 2,7 2,84 1,65 10.2* PbS 4,06 4,21 0,29 175 Ф1 Е«1 F, - Evf Xi Т 1 12 - уровень вакуума Ф2 Ес2 4f Рис. 2: а) энергетическая зонная диаграмма до образования n- N гетеропереходаPbS EuS. (Ес—дно зоны проводимости, Е ,—потолоквалентной зоны, F - уровень Ферми, х - электронное сродство, Ф- работа выхода*е—статическая диэлектрическаяпроницаемость); б) энергетическая диаграмма после образования гетероперехода * После образования резкого гетероперехода и выравнивания уровней Ферми на про­ тяжении всего гетероперехода происходит изгиб зон на границе раздела с п и N сторон, имеющий различную кривизну. Положение уровня Ферми определялось из условия элек­ тронейтральности. При построении энергетической зонной диаграммы также проводился расчет про­ странственной зависимости- разности потенциалов с обеих сторон гетерограницы, деталь­ ный ход изменения которой был получен из решения уравнения Пуассона. По получен­ ным результатам построена диаграмма энергетических зон в области гетероперехода PbS-EuS (рис. 2, б). В ходе расчетов было получено, что уровень Ферми в сульфиде свинца поднимется выше соответствующего критерия вырождения (<5кТ) за счет' образо­ вания гетероперехода с халькогенидом европия [5; 6]. Теперь рассмотрим зонную структуру сверхрешеток, составленных из слоев PbS и EuS, толщина каждого из которых порядка 10-103А (рис. 3).