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  • OSCILLATIONS OF THE COMBINED DENSITY OF STATES IN SEMICONDUCTORS WITH A NON-




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    OSCILLATIONS OF THE COMBINED DENSITY OF STATES IN SEMICONDUCTORS WITH A NON-
    QUADRATIC DISPERSION LAW 
     
    R.G.Rakhimov 
    Namangan Institute of Engineering and Technology 
     
    Annotation. The development of technology for the growth of semiconductor nanostructures 
    has led to the creation of highly efficient electronic and optoelectronic devices. It became possible 
    to design multilayer structures with the necessary profile of localization, distribution of charge 
    carriers and electronic spectrum. This progress would not have been possible without the 
    development of methods for calculating the band structure and intensive experimental studies of 
    the electrical, magnetic, and optical properties of single-crystal semiconductors. In this article, 
    oscillations of interband magneto-optical absorption in semiconductors with the Kane dispersion 
    law are considered. The change in the oscillations of the combined density of states with respect to 
    the photon energy is compared for different Landau levels in parabolic and non-parabolic bands.
    Keywords: semiconductor, electron gas, oscillation, microwave, Landau levels, electric field, 
    mathematical model, Shubnikov-de Haas oscillations. 


    Namangan Institute of Engineering and Technology 
    nammti.uz 
    10.25.2023
    Pg.218 
    One of the most effective methods for studying the band structure of semiconductors is the 
    study of magnetoabsorption, which can be caused by both intraband and interband transitions. In 
    weak magnetic fields, this method gives the value of the effective mass of carriers at the Fermi level, 
    and in quantizing fields, it makes it possible to determine the distance between Landau levels 
    between which optical transitions occur [1–4]. It can be used to reveal the non-parabolicity of the 
    dispersion law and thus obtain information about the features of the band structure of new 
    materials. In addition, this method makes it possible to reveal "subtle" effects, for example, the 
    influence of electron-electron interaction [5] and the absence of an inversion center in the unit cell 
    [6]. To obtain detailed information in structures with a strong nonparabolicity, it is necessary to 
    study magnetoabsorption in a wide energy range, which, in turn, requires the use of high magnetic 
    fields.
    The purpose of this study is to calculate the oscillations of interband magnetoabsorption in 
    semiconductors with a nonparabolic dispersion law. 
    The nonparabolicity of the conduction band for electrons can be written as the following 
    expression [7]: 
    2
    2
    2
    1
    1
    4
    (1)
    2
    2
    2
    2
    g
    z
    c
    g
    g
    c
    n
    E
    k
    E
    E
    E
    N
    m





     












    The bottom of the conduction band was chosen as the energy reference point. Hence, the 
    non-quadratic dispersion law for holes is written in a similar way: 
    2
    2
    2
    1
    1
    4
    (2)
    2
    2
    2
    2
    p z
    g
    v
    g
    g
    g
    c
    p
    k
    E
    E
    Ec
    E
    E
    E
    N
    m





     

     














    Here, E
    v
    is the energy of the valence band ceiling.
    The quasi-momentum conservation law will look like this: k
    n
    =k
    c
    =k. Where, k
    n
    , k
    c
    are the wave 
    vectors of holes and electrons, respectively [8]. 
    For such energy bands, expressions (1) and (2) imply: 
    2
    2
    2
    1
    ( , )
    ( , )
    4
    (3)
    2
    2
    z
    c
    z
    v
    z
    g
    g
    c
    k
    E
    h
    E k B
    E k B
    E
    E
    N
    m





















    Here, 
    h

    is the energy of the absorbed photon.
    Let us now find the combined number of states with energies in the interval between two 
    Landau levels. Using the expression for the cyclotron mass, from equation (3), we determine k
    z

    1
    2
    2
    (2 )
    (
    )
    1
    (
    4(
    )
    )
    (4)
    2
    z
    g
    c
    g
    m
    h
    k
    E
    N
    E






    and
    2
    Z
    Z
    Z
    k
    n
    L


    (5) 
    According to expressions (4) and (5), the number of states in the energy range from 
    1
    (
    )
    2
    c
    N


    to E 
     
    1
    2
    2
    1
    2
    (
    )
    1
    (
    4(
    )
    )
    (6)
    2
    2
    z
    Z
    g
    c
    g
    m
    L
    h
    n
    E
    N
    E








    The combined density of states (CDS) with energies less than E is equal to 
    max
    3
    2
    2
    3
    0
    2
    3
    2
    (
    )
    1
    ( , )
    (
    4(
    )
    )
    (7)
    2
    2
    N
    x
    y
    z
    c
    g
    c
    N
    g
    L L L m
    h
    N E B
    E
    N
    E











    As a result, we will determine the CDS per unit volume with the Kane dispersion law: 



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