Физика

Квантовая теория явлений электронного переноса в кристаллических полупроводниках

год издания — 1976, кол-во страниц — 480, тираж — 5000, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б тканев., масса книги — 630 гр., издательство — Физматлит

цена: 1000.00 руб

Сохранность книги — хорошая

Формат 60x90 1/16

В книге изложены современные методы теоретического рассмотрения, используемые в двух различных областях теории явлений переноса и обобщающие обычные больцмановские концепции. Наибольшее внимание уделено подробному обсуждению и изложению теории кинетических и динамических свойств поляронов малого радиуса, её основных концепций. Получены и подробно исследованы формулы основных кинетических коэффициентов и основные особенности их поведения в зависимости от различных параметров. Обсуждены также основные концепции теории кинетических коэффициентов поляронов большого радиуса.

В книге выведена система кинетических уравнений для одноэлектронной и однофононной матриц плотности, учитывающая квантование орбитального движения электронов внешним магнитным полем. Найдены кинетические коэффициенты, характеризующие потоки заряда и энергии и исследована температурная и полевая зависимость этих коэффициентов в наиболее интересных случаях, доступных экспериментальной проверке.

Рис. 8, табл. 13, библ. 524 назв.

Предлагаемая читателям монография П. С. Зырянова и М. И. Клингера посвящена одному из новых и интенсивно разрабатываемых разделов физики твёрдого тела, связанному с изучением кинетических явлений, имеющих существенные квантовые аспекты, в полупроводниках.

Авторы книги — известные физики-теоретики — в течение ряда лет независимо провели широкий круг теоретических исследований двух различных областей таких кинетических явлений. Результаты этих исследований, как и ряда других работ в этих областях, и составляют основное содержание книги. Соответственно этому вся книга (помимо общих первых двух вводных глав) состоит из двух фактически независимых частей. Одна из них, написанная М. И. Клингером, посвящена теории поляронного переноса, прежде всего теории кинетических явлений для малых поляронов, когда появляются качественно новые свойства носителей электрического тока и механизмы проводимости, другая часть, написанная П. С. Зыряновым, посвящена теории термогальваномагнитных явлений для электронов в сильных магнитных полях, когда определяющим является квантование орбитального движения носителей тока. Каждая из этих частей имеет самостоятельное значение и направленность, а их общность определяется тем, что в них исследуются существенные новые аспекты проводимости в полупроводниках.

Исследования поляронного переноса, имеющие уже довольно большую историю, содержат концепции и идеи, важные для теории полупроводников в целом, и довольно сложный и общий математический аппарат, адекватный сложной по существу ситуации в этой области. Это особенно относится к сравнительно недавно развитой теории фактически нового класса полупроводников с малой подвижностью носителей тока (малых поляронов). В создание и развитие этой области теории твёрдого тела существенный вклад внесли работы М. И. Клингера, содержащиеся в них идеи и результаты.

В исследованиях кинетических явлений и полупроводниках в квантующем магнитном поле теоретическим фундаментом является сравнительно простой и в то же время общий аппарат квантовых кинетических уравнений для одночастичных электронной и фононной матриц плотности, а полученные на такой базе теоретические результаты находятся в соответствии с результатами экспериментального исследования. В становлении и развитии теории этого раздела физики твёрдого тела важную роль сыграл П. С. Зырянов, развитые им теоретические представления позволили детально проанализировать термогальваномагнитные явления в сильном квантующем магнитном поле.

Трагическая гибель оборвала жизнь одного из авторов этой книги, П. С. Зырянова. Издаваемая после его смерти монография сохранит нам живой творческий образ Павла Степановича Зырянова и послужит дальнейшему развитию его идей и научных взглядов, доказательством продуктивности которых является и содержание его вклада в эту книгу.

ПРЕДИСЛОВИЕ
акад. С. В. Вонсовский
проф. В. П. Силин

Предисловие	7
Предисловие авторов	9

Ч а с т ь п е р в а я. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ЛИНЕЙЦОЙ ТЕОРИИ ПЕРЕНОСА	13

Г л а в а I. Основные соотношения феноменологической теории	13
§ 1. Феноменологические уравнения переноса. Кинетические коэффициенты	13
1.1. Условия термодинамического равновесия (13). 1.2. Силы и потоки (13). 1.3. Соотношение Эйнштейна (15). 1.4. Соотношения Онзагера (16).
§ 2. Термоэлектрические и термогальваномагнитные эффекты	18
2.1. Основные уравнения (18). 2.2. Термоэлектрические явления (18). 2.3. Гальваномагнитные эффекты (20). 2.4. Термомагнитные эффекты (21).
§ 3. Явления переноса в слабо неоднородных проводниках	23

Г л а в а II. Основные соотношения квантовой теории явлений линейного переноса	27
§ 1. Некоторые общие соотношения квантовой статистической механики	27
1.1. Постановка задачи и общие замечания (27). 1.2. Средние величины и матрица плотности. Спектральная плотность и функции Грина (29).
§ 2. Формулы Кубо для кинетических коэффициентов	33
2.1. Линейная реакция системы на динамические силы (33). 2.2. Линейная реакция системы на действие динамических и статистических сил (38). 2.3. Влияние квантующего магнитного поля на электронные потоки (40).
§ 3. Общие свойства формул Кубо и их модификации	43
3.1. Соотношения Онзагера (43). 3.2. Модификации формул Кубо (45).

Ч а с т ь в т о р а я. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯРОННОГО ПЕРЕНОСА И МАЛОЙ ПОДВИЖНОСТИ	48

Г л а в а III. Поляронные носители заряда и их рассеяние в почти идеальном полупроводниковом кристалле	49
§ 1. Элементарные возбуждения полупроводника и проблема поляронного носителя заряда	49
§ 2. Электрон-фононное взаимодействие	64
2.1. Общее описание (64). 2.2. Случай поляризационных фононов (69). 2.3. Случай акустических фононов (71).
§ 3. Качественное обсуждение динамических характеристик фононного полярона в идеальном кристалле	75
3.1. Возможные классификации поляронов (75). 3.2. Энергия связи и радиус полярона (77). 3.3. Эффективная масса полярона (83). 3.4. Динамика и рассеяние полярона (89).
§ 4. Фононный полярон слабой связи (в модели Фрёлиха)	95
4.1. Постановка задачи и общие формулы (95). 4.2. Поляризационный и акустический поляроны (97). 4.3. Резонансное рассеяние оптическими фононами (100).
§ 5. Поляризационный континуальный полярон	103
5.1. Полярон слабой и промежуточной связи (103). 5.2. Полярон сильной связи (104).

Г л а в а IV. Линейный перенос широкозонных поляронов в почти идеальном полупроводнике	116
§ 1. Кинетическое уравнение и его критерии	116
1.1. Введение (116). 1.2. Уравнение переноса Больцмана-Блоха (119). 1.3. Критерии кинетического уравнения Больцмана-Блоха (123).
§ 2. Кинетические коэффициенты и транспортные времена релаксации	128
2.1. Случай упругого рассеяния (129). 2.2. Изотропное упругое рассеяние (135).
§ 3. Кинетические коэффициенты (сложные случаи)	138
3.1. Случай упругого рассеяния в анизотропной зоне (138). 3.2. Замечания о неупругом рассеянии и анизотропном рассеянии. Вариационный метод вычисления кинетических коэффициентов (143).
§ 4. Основные зависимости кинетических коэффициентов для простейших конкретных случаев	147
4.1. Кинетические коэффициенты в схеме кинетического уравнения (147). 4.2. О частотной зависимости электропроводности поляроиа в модели Фейнмана (150).
§ 5. Проводимость в квантовой области сильных магнитных полей	152

Г л а в а V. Основы теории динамических и транспортных свойств малых поляронов в кристалле	159
§ 1. Проблема малой подвижности	159
1.1. Введение (159). 1.2. Модели Холстейна и Ямашиты-Куросавы (161). 1.3. Общий подход к проблеме (167).
§ 2. Спектр и переходы неадиабатического малого полярона	170
2.1. Общая модель (170). 2.2. Характеристики состояний и переходов (174).
§ 3. Затухание малого полярона как квазичастицы	187
3.1. Общие соображения (187). 3.2. Оценки характеристик переходов (193).
§ 4. Основы теории кинетических коэффициентов неадиабатических малых поляронов	206
4.1. Введение (206). 4.2. Потоки заряда и энергии (207). 4.3. Теория возмущений для вычисления кинетических коэффициентов (210).
Г л а в а VI. Кинетические коэффициенты малых поляронов в почти идеальном кристалле	226
§ 1. Стационарная продольная подвижность	226
1.1. Общие соотношения (226). 1.2. Перескоковая подвижность (229). 1.3. Когерентная подвижность (232). 1.4. Механизм подвижности при промежуточных Т (240).
§ 2. Гальваномагнитные эффекты	248
2.1. Общее обсуждение (248). 2.2. Продольная и поперечная перескоковые подвижности (249). 2.3. Когерентные и «смешанные» поперечная и продольная подвижности (262). 2.4. Конкуренция перескоковой и непересковой проводимостей. Эффект Холла для адиабатического движения (270).
§ 3. Перенос энергии. Термоэлектрические и термомагнитные явления. Теплопроводность	272
3.1. Общие результаты теории (272). 3.2. Обсуждение результатов (276). 3.3. Другие эффекты в переносе энергии (278).
§ 4. Нестационарная проводимость малых поляронов и поляронов в примесных центрах малого радиуса	280
4.1. Введение (280). 4.2. Частотно-зависящая электропроводность (282). 4.3. Электромагнитное поглощение в поляронных примесных центрах малого радиуса (292).
§ 5. Некоторые другие проблемы теории переноса малых поляронов. Сравнение с экспериментом	302
5.1. Небольцмановские черты переноса малых поляронов, (302). 5.2. Квазиклассический предел. Квантовая диффузия и проводимость лёгких ионов (304). 5.3. Влияние сильного стационарного электрического поля (306). 5.4. Влияние стационарной неупорядоченности (308). 5.5. Влияние спиновой системы в магнитном кристалле (311). 5.6. Некоторые вопросы экспериментального наблюдения малых поляронов (313).
Ч а с т ь т р е т ь я. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ТЕРМОГАЛЬВАНОМАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ	315

Г л а в а VII. Кинетические уравнения для электронов и фононов в квантующем магнитном поле	316
§ 1. Матрица плотности пространственно неоднородных распределений	316
§ 2. Электрон-электронные столкновения	321
§ 3. Электрон-фононные столкновения	329
§ 4. Электрон-фононные столкновения в ортогональных сильном электрическом и квантующем магнитном полях	335
§ 5. Упругое рассеяние электронов на примеси	336
§ 6. Влияние примесного рассеяния на электрон-фононные столкновения	340
§ 7. Кинетическое уравнение для продольных эффектов	343

Г л а в а VIII. Акустическое затухание	346
§ 1. Вводные замечания	346
§ 2. Гамильтониан и уравнения движения малых макроскопических возмущений в ангармонической решётке	347
§ 3. Акустическое поглощение	352
§ 4. Декремент затухания поперечно поляризованного звука	359
$ 5. Поглощение продольно поляризованного звука	361
§ 6. Электронный механизм затухания фононов	363

Г л а в а IX. Влияние квантующего магнитного поля на перенос заряда и энергии в полупроводниках	364
§ 1. Недиссипативные электронные потоки	364
§ 2. Диссипативные электронные потоки в приближении упругого рассеяния	375
§ 3. Квантовые осцилляции коэффициента Холла (КОКХ)	384
§ 4. Диссипативные потоки заряда и энергии поперёк магнитного поля при учёте неупругого рассеяния	387
4.1. Электронные и фононные потоки без учёта увлечения фононов (389). 4.2. Магнитофононный резонанс (394). 4.3. Учёт электрон-фононного увлечения (398). 4.4. Термо-э.д.с. увлечения (401).
§ 5. Электронные потоки вдоль квантующего магнитного поля	406
5.1. Случай упругого рассеяния (410). 5.2. Минимум продольного магнитосопротивления (413). 5.3. Магнитофононные осцилляции продольного сопротивления (415). 5.4. Учёт электрон-фононного увлечения (В \|\| ÑT) (420).
Г л а в а X. Горячие электроны полупроводников в квантующем магнитном поле	424
§ 1. Вводные замечания	424
§ 2. Разогрев электронов в скрещенных электрическом и квантующем магнитном полях	426
2.1. Качественные оценки разогрева электронов (426). 2.2. Характерные частоты столкновений электронов друг с другом и с фононами (431). 2.3. Случай высокой концентрации электронов (434). 2.4. Учёт разогрева фононов (441). 2.5. Случай сверхсильного магнитного поля (448). 2.6. Другие механизмы релаксации энергии горячих электронов (449). 2.7. Случай низкой концентрации электронов (453).
§ 3. Разогрев электронов в параллельных сильном электрическом и квантующем магнитном полях	456
3.1. Случай высоких концентраций электронов (456). 3.2. Случай низких концентраций электронов (457).
Приложения	460
Литература	468

Книги на ту же тему

Вопросы квантовой теории необратимых процессов, Бонч-Бруевич В. Л., ред., 1961
Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники. — 2-е изд., доп., Мартинес-Дуарт Д. М., Мартин-Палма Р. Д., Агулло-Руеда Ф., 2009
Пространственная симметрия и оптические свойства твёрдых тел (комплект из 2 книг), Бирман Д., 1978
Теория групп в физике твёрдого тела, Штрайтвольф Г., 1971
Электронные состояния и оптические переходы в твёрдых телах, Бассани Ф., Пастори Парравичини Д., 1982
Экситонные процессы в слоистых кристаллах, Бродин М. С., Блонский И. В., 1986
Оптические процессы в полупроводниках, Панков Ж., 1973
Электрические эффекты в радиоспектроскопии: Электронный парамагнитный, двойной электронно-ядерный и параэлектрический резонансы, Глинчук М. Д., Грачёв В. Г., Дейген М. Ф., Ройцин А. Б., Суслин Л. А., 1981
Кинетические явления в неупорядоченных ферромагнитных сплавах, Ведяев А. В., Грановский А. Б., Котельникова О. А., 1992
Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики: Динамика решётки, Блинц Р., Жекш Б., 1975
Теория ангармонических эффектов в кристаллах, Лейбфрид Г., Людвиг В., 1963
Некоторые вопросы теории люминесценции кристаллов, Адирович Э. И., 1951
Флуктуационные явления в полупроводниках, Ван-дер-Зил А., 1961
Электронные явления в халькогенидных стеклообразных полупроводниках, Цэндин К. Д., ред., 1996
Электронная теория неупорядоченных полупроводников, Бонч-Бруевич В. Л., Звягин И. П., Кайпер Р., Миронов А. Г., Эндерлайн Р., Эссер Б., 1981
Неравновесные приповерхностные процессы в полупроводниках и полупроводниковых приборах, Зуев В. А., Саченко А. В., Толпыго К. Б., 1977
Самоорганизация в полупроводниках. Неравновесные фазовые переходы в полупроводниках, обусловленные генерационно-рекомбинационными процессами, Шёлль Э., 1991
Арсенид галлия. Получение, свойства и применение, Кесаманлы Ф. П., Наследов Д. Н., ред., 1973
Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках, Пожела Ю. К., 1977
Физические основы квантовой электроники (оптический диапазон), Тарасов Л. В., 1976
Высокочастотный нагрев диэлектриков и полупроводников, Мазнин А. Н., Нетушил А. В., Парини Е. П., 1950
Математика диффузии в полупроводниках, Малкович Р. Ш., 1999
Теория и приложения уравнения Больцмана, Черчиньяни К., 1978
Вопросы причинности в квантовой механике, Терлецкий Я. П., Гусев А. А., ред., 1955

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему