Lithuanian Journal of Physics article / Lietuvos fizikos žurnalo straipsnis

The confined electron–interface (IF) polar optical phonon scattering in double heterostructures is considered within the dielectric continuum approach. The dependences of electron–IF phonon scattering rate (SR) on the quantum well (QW) width and on the IF phonon frequencies are calculated. The intrasubband SR of electrons confined in the QW by IF phonons is estimated for AlAs/GaAs/AlAs, GaAs/InAs/GaAs, and GaN/InN/GaN heterostructures. The SR of electrons, the energy of which is higher than the barrier phonon energy, increases with an increase of the phonon energy. It is shown that the SR of electrons, the energy of which corresponds to the bulk phonon energy in a QW material, by symmetric IF phonons strongly decreases with a decrease of the QW width, when the width is smaller than 5–10 nm. Contrary, the SR of electrons, the energy of which exceeds the highest IF phonon energy, by IF phonons increases in a narrow QW. This means that the electron mobility and the saturated drift velocity at high electric fields in a narrow QW must be higher than in a wide one.

Dielektrinio kontinuumo artinyje nagrinėjama suspraustų elektronų sklaida paviršiniais poliniais optiniais fononais dvibarjeriuose įvairialyčiuose dariniuose. Apskaičiuotos elektronų sklaidos paviršiniais fononais spartos priklausomybės nuo kvantinės duobės (KD) pločio ir nuo paviršinių fononų dažnio. Įvertinta KD suspraustų elektronų sklaidos paviršiniais fononais sparta pajuostėje AlAs/GaAs/AlAs, GaAs/InAs/GaAs ir GaN/InN/GaN įvairialyčiuose dariniuose. Elektronų su energija, didesne už barjero fonono energiją, sklaidos sparta didėja, didėjant šiai fonono energijai. Parodyta, kad elektronų su tūrinių fononų energija KD medžiagoje sklaidos simetriniais paviršiniais fononais sparta labai mažėja siaurėjant KD pločiui, kai pastarasis tampa mažesnis už 5–10 nm. Priešingai, elektronų su energija, didesne už didžiausią paviršinio fonono energiją, sklaidos sparta paviršiniais fononais siauroje KD didėja. Tai reiškia, kad elektronų judris ir soties dreifinis greitis stipriuose elektriniuose laukuose siauroje KD turi būti didesni negu plačioje.
Parodyta, kad sumos taisyklė elektronų sklaidos suspraustais ir paviršiniais fononais spartai KD yra patenkinama, jei nepaisoma fononų energijų skirtumų. Tačiau, jei atsižvelgiama į didelį suspraustų ir paviršinių fononų energijų skirtumą siauroje KD, sumos taisyklė negalioja ir tūrinių fononų artinys elektronams su energija, mažesne už barjero fononų energiją, negali būti naudojamas elektronų sklaidos poliniais optiniais fononais skaičiavimuose siauroje KD.