К ПРОБЛЕМЕ ЭФФЕКТИВНОЙ МАССЫ В НАНОМАТЕРИАЛАХ

К ПРОБЛЕМЕ ЭФФЕКТИВНОЙ МАССЫ В НАНОМАТЕРИАЛАХ
Средин В.Г*), Никифоров В.Н*), Оксенгендлер Б. Л**)
* Военная академия РВСН им. Петра Великого, г. Москва, Китайгородский проезд, д.9
Институт химии и физики полимеров АН РУз,100128 Ташкент, ул. Кадыри 7Б, Узбекистан
**
Эффективная масса носителей заряда является одной из основных динамических
характеристик квантовых систем. В наноразмерных системах, которые могут быть получены путем уменьшения размеров монокристаллов, таких как квантовые точки или квантовые ямы, величина эффективной массы электронов должна принимать промежуточное
значение между массой свободного электрона, как в атомах, и эффективной массой кристаллических твердых тел. Указанные системы, как известно, реально созданы на основе
твердых растворов с изовалентным замещением полупроводников групп А3 В5 и А2 В6 . Для
этих материалов установлено, что:
1. Эффективная масса носителей заряда в них уменьшается с уменьшением значения ширины запрещенной зоны [1].
2. Ширина запрещенной зоны в наноразмерных материалах этого типа увеличивается при уменьшении их размеров [2].
 
В модели k  p - метода можно показать, что эффективная масса электрона в нанокластерах таких материалов может быть представлена в виде:
2
m
ma 2

1

2
m
2 2
E go 
2mR 2
где A 
2 2
A
,  -нули сферической функции Бесселя, E g  E go  2 , R – радиус нанокла2m
R
стера, ΔЕg 0 и ΔЕg – ширина запрещенной зоны в объемном полупроводнике и соответствующий ей
энергетический зазор в нанокластере, m - масса свободного электрона. Зависимость величины
эффективной массы электрона от размеров наночастиц обнаружена экспериментально, например,
в твердых растворах GaAs-InAS [3], причем качественно эта зависимость совпадает с приведенным выражением.
Отметим, что для описания оптических и гальваномагнитных свойств нанокластеров, полученных на основе рассмотренных выше твердых растворов полупроводников, достаточно введения понятия электрона проводимости и дырки, для металлов – только электронов проводимости. В наноматериалах иногда возникает принципиально новые ситуации. Так, распределение
наночастиц оксида железа по размерам имеет выраженный двухвершинный характер [4], содержащее два характерных размера R1 и R2 . В этой системе поэтому можно ожидать существование
электронов с двумя значениями эффективной массы. В работе анализируются следствия сосуществования в системе «легких» и «тяжелых» электронов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. И.М. Цидильковский. Зонная структура полупроводников. М. «Наука», 1978г. 328с.
2. Ч. Пул, Ф. Оуэнс. Нанотехнологии. М. «Техносфера». 2010г., 329с.
3. Fetterman H., Waldman I., Wolfe C., Sol.St.Commun. 1972, v.11, p. 375.
4.Никифоров В.Н., Средин В.Г. Физические аспекты метрологии магнитных наноча
стиц. Материалы II международного форума по нанотехнологиям. М., 2009г., с.321
.
217