Двовимірний електронний газ: відмінності між версіями
[перевірена версія] | [неперевірена версія] |
Виправлено джерел: 1; позначено як недійсні: 0.) #IABot (v2.0.8.8 |
м →Параметри ДЕГ: прибрав зайві знаки оклику Мітка: Скасовано |
||
Рядок 10: | Рядок 10: | ||
: <math>D_{2DEG}=g_sg_v\frac{m}{2\pi\hbar^2}, \qquad ( 1 )</math> |
: <math>D_{2DEG}=g_sg_v\frac{m}{2\pi\hbar^2}, \qquad ( 1 )</math> |
||
де: <math>\ |
де: <math>\g_s</math> і <math>\g_v</math> — ''[[спін]]ове'' та ''долинне'' [[Виродження (фізика)|виродження]], відповідно. |
||
Густина станів ДЕГ дозволяє обчислити [[квантова ємність|квантову ємність]] ДЕГ за виразом<ref name=nano>''[[Слюсар Вадим Іванович|Слюсар В. И.]]'' [https://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_178_132.pdf Наноантенны: подходы и перспективы] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210603104604/https://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_178_132.pdf |date=3 червня 2021 }} // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2009. — № 2. — С. 61.</ref>: |
Густина станів ДЕГ дозволяє обчислити [[квантова ємність|квантову ємність]] ДЕГ за виразом<ref name=nano>''[[Слюсар Вадим Іванович|Слюсар В. И.]]'' [https://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_178_132.pdf Наноантенны: подходы и перспективы] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210603104604/https://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_178_132.pdf |date=3 червня 2021 }} // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2009. — № 2. — С. 61.</ref>: |
Версія за 17:34, 20 березня 2024
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/34/FET_cross_section.png/250px-FET_cross_section.png)
Двовимірний електронний газ або ДЕГ — електронний газ, в якому частинки можуть рухатися вільно тільки в двох напрямах, а в третьому обмежені потенційною ямою. Потенціал обмеження (управління) може бути створеним за допомогою електричного поля, наприклад поля електроду затвору в МДН-транзисторах, або в області гетеропереходу між різними напівпровідниками. За аналогією з ДЕГ можна говорити про «двовимірний дірковий газ».
Якщо число заповнених «енергетичних підзон» в ДЕГ перевищує одну, то говорять про «квазідвовимірний газ».
Параметри ДЕГ
Густина станів ДЕГ не залежить від енергії і дорівнює:
де: Неможливо розібрати вираз (невідома функція '\g'): {\displaystyle \g_s} і Неможливо розібрати вираз (невідома функція '\g'): {\displaystyle \g_v} — спінове та долинне виродження, відповідно.
Густина станів ДЕГ дозволяє обчислити квантову ємність ДЕГ за виразом[1]:
- ,
де — заряд електрона.
Для арсеніду галію GaAs, який є однодолинним напівпровідником, виродження залишається тільки за спіном, тому густина станів запишеться у вигляді:
Важлива характеристика ДЕГ — рухливість електронів. Для збільшення рухливості в гетероструктурі з ДЕГ використовують нелегований прошарок матеріалу, який називають спейсером[ru], щоб рознести в просторі іонізовані домішки та ДЕГ. Ця характеристика є визначальною при вивченні дробового квантового ефекту Холла. На сьогодні в структурах на основі GaAs досягнуті значення рухливості 10 000 000 см²/Вс[2]. Дробовий квантовий ефект Хола спостерігався вперше на екземплярі з рухливістю 90 000 см²/Вс[3].
Максимальна густина станів
В більшості першоджерел густина станів використовується чисто формально, тому має сенс зробити практичну оцінку для двовимірної системи. Нехтуючи ефектами виродження, маскимальна густина станів 2D-системи буде:
Тепер спробуємо переписати цей вираз, використовуючи поняття борівського радіуса ()та борівського масштабу енергій ():
де: стала тонкої структури, а швидкість світла. Підставляючи ці значення в формулу (3), знаходимо максимальну густину станів:
де: борівський квант площі, а — борівська густина станів. Таким чином, максимальна густина станів 2D-електронного газу збігається з борівським масштабом.
Див. також
Посилання
- ↑ Слюсар В. И. Наноантенны: подходы и перспективы [Архівовано 3 червня 2021 у Wayback Machine.] // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2009. — № 2. — С. 61.
- ↑ Рухливість 10 000 000 см2/Вс[недоступне посилання з липня 2019]
- ↑ 90 000 см2/Вс