Дырочные состояния в искусственных молекулах, образованных вертикально сопряженными квантовыми точками Ge/Si
А. И. Якимов, Г. Ю. Михалев, А. В. Ненашев, А. В. Двуреченский
Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отд. РАН, 630090 Новосибирск, Россия
PACS: 73.20.Mf, 73.50.Pz
Abstract
В приближении сильной связи исследованы пространственная
конфигурация основного состояния и энергия связи дырки в
"двухатомной"искусственной молекуле, образованной вертикально
сопряженными квантовыми точками Ge/Si(001). Учтено неоднородное
пространственное распределение упругих деформаций в среде,
возникающих из-за различия параметров решетки Ge и Si. Расчет
деформаций выполнен в рамках модели поля валентных сил с
использованием межатомного потенциала Китинга. Показано, что
формирование дырочных состояний определяется конкуренцией двух
процессов, одним из которых является обобществление дырки при
перекрытии "атомных" волновых функций, а вторым- возникновение
асимметрии потенциальной энергии дырки в двух квантовых точках,
вызванной наложением полей упругих деформаций от вертикально
совмещенных нанокластеров Ge. Обнаружено, что при толщине слоя Si
между точками Ge (t Si) больше 2.3 нм энергия связи
дырки в основном состоянии системы из двух точек становится
меньше энергии ионизации одиночной квантовой точки вследствие
частичной релаксации упругих напряжений при сопряжении квантовых
точек и уменьшения глубины потенциальной ямы для дырок.
Установлено, что существует промежуточная область значений
параметра t Si, в которой ковалентная молекулярная связь
разрушается, и происходит локализация дырки в одной из квантовых
точек, характеризующейся наибольшими значениями деформации.