ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ Н-ВОЛНЫ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ НАНОСЛОЕМ, РАСПОЛОЖЕННЫМ МЕЖДУ ДВУМЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СРЕДАМИ
Abstract
Цель: теоретическое моделирование оптических характеристик полупроводникового нанослоя, расположенного между двумя диэлектрическими средами. Процедура и методы. Используется квантовая теория явлений переноса, заключающаяся в нахождении матричных элементов оператора плотности решением уравнения Лиувилля. Поверхностное рассеяние носителей заряда учитывается через граничные условия Соффера. Результаты. Получены аналитические выражения для оптических коэффициентов как функций толщины нанослоя, частоты и угла падения электромагнитной волны, диэлектрических проницаемостей сред, химического потенциала и параметров шероховатости поверхностей. Проведён анализ зависимостей оптических коэффициентов от вышеназванных параметров для предельных случаев вырожденного и невырожденного электронного газа. Показано, что при полном внутреннем отражении амплитуды осцилляций зависимостей коэффициентов отражения и поглощения от толщины становятся сравнимы. Практическая значимость результатов заключается в их использовании для создания слоистых наноструктур, нанопокрытий с заданными оптическими характеристиками.
About the Authors
Олег СавенкоRussian Federation
Ирина Кузнецова
References
1. Ando T., Fowler A.B., Stern F. Electronic Properties of Two-Dimensional Systems // Review of Modern Physics. 1982. V. 54. P. 437–672.
2. Bihun R.I., Stasyuk Z.V., Balitskii O.A. Crossover from quantum to classical electron transport in ultrathin metal films // Physica B: Condens. Matter. 2019. V. 487. P. 73.
3. De Clercq M., Moors K., Sankaran K., Pourtois G., Dutta Sh., Adelmann Ch., Magnus W., Sorée B. Resistivity scaling model for metals with conduction band anisotropy // Phys. Rev. Materials. 2018. V. 2. №. 033801
4. Ketenoglu D., Ünal B. Green function solution of the Boltzmann transport equation for semiconducting thin film with rough boundaries // Physica A: Statistical Mech. and its Appl. 2012. V. 391, N. 3828.
5. Kuznetsova I.A., Romanov D.N., Savenko O.V. Electrical conductivity of a thin film in the case of an arbitrarily oriented ellipsoidal isoenergetic surface of a conductor // Physica Scripta. 2021. V. 96. № 4. 045803
6. Kuznetsova I.A., Savenko O.V., Romanov D.N. Influence of quantum electron transport and surface scattering of charge carriers on the conductivity of nanolayer // Phys. Lett. A. 2022. V. 427. P. 127933: 1–12
7. Lin Zh., Huang B., He G., Yang W., He Q., Li L. High efficiency enhancement of multi-crystalline silicon solar cells with syringe-shaped ZnO nanorod antireflection layers // Thin solid films. 2018. V. 653. P. 151–157.
8. Lutskii V.N. Quantum size effect present state and perspectives of experimental investigations // Phys. Stat. Sol. (a). 1970. V. 1. P. 199–220.
9. Meyerovich A.E., Ponomarev I.V. Surface roughness and size effects in quantized films // Phys. Rev. B. 2002. V. 65. N. 155413.
10. Munoz R.C., Arenas C. Size effects and charge transport in metals: Quantum theory of the resistivity of nanometric metallic structures arising from electron scattering by grain boundaries and by rough surfaces // Appl. Phys. Rev. 2017. V. 4, N. 011102.
11. Sheng L., Xing D.Y., Wang Z.D. Transport theory in metallic films: Crossover from the classical to the quantum regime // Phys. Rev. B, 1995. V. 51, N. 7325.
12. Shinde P.P., Shashishekar P.T., Adiga P., Konar A., Pandian Sh., Mayya K.S., Shin H.-J., Cho Y., and Park S. Electrical resistivity of atomically smooth single-crystal Cu films // Phys. Rev. B. 2020. V. 102. № 165102.
13. Soffer S.B. Statistical Model for the Size Effect in Electrical Conduction // J. Appl. Phys. 1967. V. 38 № 4, P. 1710.
14. Villagómez R., Xiao M. Thickness dependence of infrared reflectance of ultrathin metallic films: Influence of quantum confinement // Optik. 2016. V. 127. P. 5920.
15. Utkin A.I., Yushkanov A.A. Interaction of electromagnetic H-wave with the thin metal film is located on the dielectric substrate // Physics and Chemistry of Solid State. 2015. V. 16. № 2. P. 253.
Supplementary files
|
1. Заявление Савенко | |
| Subject | ||
| Type | Исследовательские инструменты | |
Download
(156KB)
|
Indexing metadata ▾ | |
|
|
2. Заявление Кузнецовой | |
| Subject | ||
| Type | Исследовательские инструменты | |
Download
(207KB)
|
Indexing metadata ▾ | |
Email this article 