Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №4 2007

ПУБЛИКАЦИЯ МОЛОДОГО УЧЕНОГО № 4, 2007 Построим энергетическую зонную диаграмму на принципах диффузионной модели Андерсона [4], в которой не учитывается влияние диполей и приповерхностных состояний на границе раздела. Она оптимально подходит для рассматриваемой гетероструктуры. После образования резкого гетероперехода и выравнивания уровней Ферми на про­ тяжении всего гетероперехода происходит изгиб зон на границе раздела сторон, имею­ щих различную кривизну. В этом случае перепад разности потенциалов Дер можно найти из выражения: 9 где Ес\ и Е с2 - дно зоны проводимости в PbS и EuS соответственно, F\ и Е2— уровни Фер­ ми в рассматриваемых полупроводниках, Eg 1 - ширина запрещенной зоны в сульфиде свинца. Для системы PbS-EuS Дер~1,36 В. Предусматривая, что в данном гетеропереходе отношение электронной концентрации в моносульфиде европия к эффективной плотности состояний зоны проводимости N/Nc меньше, чем 0,1, можно использовать приближение: F =E+KT \ n ' JL V^cy В результате уровень Ферми в сульфиде европия опускается на AF = 1,45 эВ. При построении энергетической зонной диаграммы также необходимо провести рас­ чет пространственной зависимости разности потенциалов с обеих сторон гетерограницы. Детальный ход изменения разности потенциалов Дф был получен из решения урав­ нения Пуассона [5]: (о dz е где р - плотность заряда, а е - статическая диэлектрическая проницаемость. Решение уравнения (1) было получено в соответствии с моделью Андерсона, то есть без учета сла­ бой концентрации электронов в области пространственного заряда. Тогда разность потенциалов, приходящаяся на обе стороны гетероперехода, будет равна соответственно: Фрй5 - т ~ т ~ 0,075 В, Дф 1+ ( \ е1 n PbS N E u S j Дф - <?Pbs~ 1,285 В. Зная ф PbS и ф£и.; можно определить толщины обогащенного и обедненного слоев zPbS и zEus , которые для PbS-EuS дают 0,4 мкм и 3,8 мкм. При определении зависимостей Ec(z ) и Ey(z) предполагаем, что Еу=0 при z< zPbS и z > zEus. Как известно, края зон изгибаются в направлении, противоположном направле­ нию изгиба кривой, описывающей изменение электростатического потенциала. Тогда изменение положения потолка валентной зоны со стороны сульфида свинца определим по формулам: Q 2 Ev\ = ф„ + фуу- — nPbs(z„ +z) при - z n <z< 0, 2е, Еу\ = 0 при -оо < г < -zn, а со стороны сульфида европия вершина валентной зоны Ev из выражений: Ел =<Ри-- ^ r NEus [ zN - { zN - z f ) при 0 <z<zN, Ел = 0 при zN< z < оо. Далее соответствующую форму зоны проводимости в PbS найдем из: