Interface phonon spectrum and electron-phonon interaction in AlGaN/GaN/AlGaN nanostructures
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0042172Ключові слова:
nanostructure, electron, phonon, spectrum, Green’s functionАнотація
Досліджено властивості електронних та інтерфейсних фононних станів, а також вплив електрон-інтерфейс-фононної взаємодії на спектральні характеристики електронів у наноструктурах AlGaN/GaN/AlGaN, як ключовому елементі нанопристроїв. Використовуючи метод функцій Гріна в умовах кріогенних температур, було розраховано оператор маси. Це дозволило дослідити перенормовані спектральні характеристики електронних станів внаслідок взаємодії з усіма гілками інтерфейсних фононів. Вивчено часткові внески окремих фононних гілок та конфігураційних взаємодій у зміщення двох найнижчих електронних станів. Встановлено, що взаємодія з інтерфейсними фононами при низьких температурах призводить до низькоенергетичних зміщень усіх електронних станів та до затухання лише збуджених станів. Також було проаналізовано вплив геометричних параметрів квантової ями на перенормування електронного спектра.
Посилання
1. M. Wienold, B. Röben, X. Lü, G. Rozas, L. Schrottke, K. Biermann, and H. Grahn, Appl. Phys. Lett. 107, 202101 (2015). https://doi.org/10.1063/1.4935942
2. C. Walther, M. Fischer, G. Scalari, R. Terazzi, N. Hoyler, and J. Faist, Appl. Phys. Lett. 91, 131122 (2007). https://doi.org/10.1063/1.2793177
3. P. Reininger, B. Schwarz, H. Detz, D. MacFarland, T. Zederbauer, A. Maxwell Andrews, W. Schrenk, O. Baumgartner, H. Kosina, and G. Strasser, Appl. Phys. Lett. 105, 091108 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4894767
4. J. Liu, Y. Zhou, S. Zhai, F. Liu, S. Liu, J. Zhang, N. Zhuo, L. Wang, and Z. Wang, Semicond. Sci. Technol. 33, 125016 (2018).
https://doi.org/10.1088/1361-6641/aaebd4
5. A. Pfenning, F. Hartmann, R. Weih, M. Emmerling, L. Worschech, and S. Hofling, Adv. Opt. Mater. 6, 1800972 (2018). https://doi.org/10.1002/adom.201800972
6. A. Yangui, M. Bescond, T. Yan, N. Nagai, and K. Hirakawa, Nat. Commun. 10, 4504 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-12488-9
7. J. H. Davies, The Physics of Low-Dimensional Semiconductors (Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, 1998).
8. W. Lei and C. Jagadish, J. Appl. Phys. 104, 091101 (2008). https://doi.org/10.1063/1.3002408
9. A. Vardi, G. Bahir, F. Guillot, C. Bougerol, E. Monroy, S. E. Schacham, M. Tchernycheva, and F. H. Julien, Appl. Phys. Lett. 92, 011112 (2008). https://doi.org/10.1063/1.2830704
10. A. Vardi, N. Kheirodin, L. Nevou, H. Machhadani, L. Vivien, P. Crozat, M. Tchernycheva, R. Colombelli, F. H. Julien, F. Guillot, C. Bougerol, E. Monroy, S. Schacham, and G. Bahir, Appl. Phys. Lett. 93, 193509 (2008). https://doi.org/10.1063/1.3021376
11. S. Sakr, E. Giraud, A. Dussaigne, M. Tchernycheva, N. Grandjean, and F. H. Julien, Appl. Phys. Lett. 100, 181103 (2012). https://doi.org/10.1063/1.4707904
12. S. Adachi, Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors (Wiley, 2009).
13. М. V. Тkach, Ju. О. Seti, І. V. Boyko, and O. М. Voitsekhivskа, Rom. Rep. Phys. 65, 1443 (2013).
14. J. Seti, M. Tkach, and O. Voitsekhivska, Eur. Phys. J. Plus 133, 90 (2018). https://doi.org/10.1140/epjp/i2018-11921-4
15. I. Boyko, M. Petryk, and R. Mykhailyshyn, Ukr. J. Phys. Opt. 23, 180 (2022). https://doi.org/10.3116/16091833/23/3/180/2022
16. S. P. Łepkowski, Phys. Rev. B 75, 195303 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.195303
17. H. Machhadani, P. Kandaswamy, S. Sakr, A. Vardi, A. Wirtmüller, L. Nevou, F. Guillot, G. Pozzovivo, M. Tchernycheva, A. Lupu, L. Vivien, P. Crozat, E. Warde, C. Bougerol, S. Schacham, G. Strasser, G. Bahir, E. Monroy, and F. H. Julien, New J. Phys. 11, 125023 (2009).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/12/125023
18. M. Beeler, E. Trichas, and E. Monroy, Semicond. Sci. Technol. 28, 074022 (2013). https://doi.org/10.1088/0268-1242/28/7/074022
19. M. Rychetsky, I. Koslow, B. Avinc, J. Rass, T. Wernicke, K. Bellmann, L. Sulmoni, V. Hoffmann, M. Weyers, J. Wild, J. Zweck, B. Witzigmann, and M. Kneissl, J. Appl. Phys. 119, 095713 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4943185
20. R. Loudon, Adv. Phys. 13, 423 (1964). https://doi.org/10.1080/00018736400101051
21. M. A. Stroscio and M. Dutta, Phonons in Nanostructures (Cambridge University Press, Cambridge, 2001).
22. J. Seti, M. Tkach, and O. Voitsekhivska, Rom. J. Phys. 63, 607 (2018).
23. L. Li, D. Liu, and J.-J. Shi, Eur. Phys. J. B 44, 401 (2005). https://doi.org/10.1140/epjb/e2005-00139-x
24. L. Zhang, Superlattices Microstruct. 53, 113 (2013). https://doi.org/10.1016/j.spmi.2012.09.016
25. J. T. Lü, and J. C. Cao, J. Appl. Phys. 97, 033502 (2005). https://doi.org/10.1063/1.1829142
26. L. Zhang, J. J. Shi, and X.-L. Liu, Superlattices Microstruct. 83, 131 (2015). https://doi.org/10.1016/j.spmi.2015.03.023
27. I. Vurgaftman and J. R. Meyer, J. Appl. Phys. 94, 3675 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1600519
28. Nitride Semiconductor Devices: Principles and Simulation, edited by, J. Piprek, (Wiley-VCH, Weinheim, 2007).
29. F. Bernardini, V. Fiorentini, and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 56, R10024 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.56.R10024
30. F. Bernardini and V. Fiorentini, Phys. Rev. B 57, R9427 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.57.R9427
31. G. D. Mahan, Many-Particle Physics (Springer, New York, 2000).
32. J. Seti, O. Voitsekhivska, E. Vereshko, and M. Tkach, Appl. Nanosci. 12, 533 (2022). https://doi.org/10.1007/s13204-021-01708-8
33. A. A. Abrikosov, L. P. Gorkov, and I. E. Dzyaloshinski, Methods of Quantum Field Theory in Statistical Physics (Dover, New York, 1975).
34. M. Levinshtein, S. Rumyantsev, and M. Shur (eds.), Properties of Advanced Semiconductor Materials GaN, AlN, InN, BN, SiC, SiGe (Wiley, New York, 2001), ISBN: 978-0-471-35827-5.
35. D. Wang, Z. Chen, J. Su, T. Wang, B. Zhang, X. Rong, P. Wang, W. Tan, S. Guo, J. Zhang, B. Shen, and X. Wang, Adv. Funct. Mater. 31, 2007216 (2021). https://doi.org/10.1002/adfm.202007216
