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  • Namangan Institute of Engineering and Technology nammti.uz 10.25.2023 Pg.223 Fig.1. Oscillations dP dH
  • , calculated using formula (11). References
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    Namangan Institute of Engineering and Technology 
    nammti.uz 
    10.25.2023
    Pg.221 
    papers did not consider the influence of microwave radiation absorption on quantum oscillation 
    phenomena.
    The purpose of this section is to mathematical model the temperature dependence of 
    microwave magnetoabsorption oscillations in semiconductors under the action of an 
    electromagnetic wave and to study the effect of sample temperature on the results of experimental 
    data processing. 
    As is known, oscillations of the spectral density of states play an important role in determining 
    the Shubnikov-de Haas, de Haas-van Alphen oscillations and the quantum Hall effect in bulk and 
    nanoscale semiconductors.
    Let us consider the Shubnikov-de Haas oscillations in narrow-gap semiconductors under the 
    action of temperature and a strong electromagnetic field. The power of absorbed microwave 
    radiation per unit volume is determined by the following expression: 
    2
    E
    P
    E

     
    (1) 
    Here, 

    is the conductivity of the semiconductor, 
    E
    E
    is the electric field strength of the wave.
    In a quantizing magnetic field, the distribution function satisfies the kinetic equation: 
    0
    N
    N
    N
    N
    z
    z
    N
    f
    f
    f
    f
    eE
    t
    k





     


    .
    (2) 
    From (2), one can determine the current density of 
    zN
    j
    and the longitudinal electrical 
    conductivity of 
    zz

    for each N-th quantum level: 
    2
    0
    N
    z
    zN
    z
    N
    z
    z
    f
    e E
    j
    k
    dk
    m
    k



     


    .
    (3) 
    1
    2
    2
    0
    2
    3
    / 2
    ( )
    (2 )
    ( )
    (
    ,
    )
    c
    zz
    c
    N
    s
    N
    N
    f
    E
    m
    e
    E N E
    H
    dE
    E







     



    (4) 
    As seen from (4), in a quantizing magnetic field, the longitudinal conductivity of 
    zz

    strongly 
    depends on the oscillations of the spectral density of states and the 
    (
    )
    E

    relaxation time.
    For a unit volume of a semiconductor, the following condition is satisfied: 
    1
    zz
    zz
    zz
    R





    Here, 
    zz

    is the longitudinal specific magnetoresistance. 
    In the general case, the relaxation time is determined by the following expression: 
    0
    ( )
    r
    E
    E



    (5) 
    where, 
    0

    and 
    r
    - have different values for different semiconductors. 
    Substituting expressions (3), (4) and (5) into (2), we obtain the following expression: 




    2
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ( )
    k
    i
    E
    i
    E
    P Gauss E E T
    H E
    N
    Gauss E E T
    H
    E
    E













    (6) 
    2
    0
    0
    (
    , , )
    (
    , , )
    ,
    ,
    ,
    ( )
    k
    i
    i
    E
    E
    f E
    T
    f E
    T
    P
    H E
    N
    H
    E
    E
    E
    E























    (7) 




    2
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ( )
    k
    i
    E
    i
    E
    P Lorentz E E T
    H E
    N
    Lorentz E E T
    H
    E
    E













    (8) 
    We differentiate expressions (6), (7) and (8) with respect to H, that is, 


    , , ,
    k
    E
    dP
    H T E E
    dH
    .


    Namangan Institute of Engineering and Technology 
    nammti.uz 
    10.25.2023
    Pg.222 
    From here, we obtain the expression for the dependence of the Shubnikov-de Haas 
    oscillations on the absorption of microwave radiation and temperature in narrow-gap 
    semiconductors: 




    2
    2
    3
    2
    3
    2
    3
    2
    1
    ,
    ,
    ,
    ,
    2
    ,
    ,
    ,
    1
    ( )
    1
    2
    (
    )
    2
    ( )
    ;
    (2)
    i
    E
    k
    i
    E
    g
    AH N
    dP Gauss E E T
    H E
    C
    N
    Gauss E E T
    H
    E E
    dH
    E
    E
    N
    AH
    E
    e
    m
    A
    C
    mc



















     
     





     





     














    (9) 
    0
    2
    0
    2
    (
    , , )
    1
    ,
    ,
    (
    , , )
    2
    ,
    1
    ( )
    1
    2
    (
    )
    2
    i
    E
    k
    i
    E
    g
    f E
    T
    dP
    H E
    AH N
    f E
    T
    E
    C
    N
    H
    E
    E
    dH
    E
    E
    E
    N
    AH
    E



























     
     










     

     












    (10) 




    2
    2
    1
    ,
    ,
    ,
    ,
    2
    ,
    ,
    ,
    1
    ( )
    1
    2
    (
    )
    2
    i
    E
    k
    i
    E
    g
    AH N
    dP Lorentz E E T
    H E
    C
    N
    Lorentz E E T
    H
    E E
    dH
    E
    E
    N
    AH
    E


















     
     





     





     












    (11) 
    Here, 
    k
    P
    is the microwave absorption power for the Kane model.
    Using (8), (9) and (10) one can determine the 


    , , ,
    E
    dP H T E E
    dH
    oscillations for wide-gap 
    semiconductors. The working formula for the Shubnikov-de Haas oscillations in the absorption of 
    microwave radiation and temperature for wide-gap materials is as follows: 




    max
    2
    0
    1
    1
    , , ,
    1
    2
    1
    ,
    ,
    ( )
    1
    1
    (
    )
    2
    2
    k
    m
    E
    i
    E
    N
    i
    AH N
    dP H T E E
    C
    Gauss E E T
    E E
    dH
    E
    N
    AH
    E
    N
    AH

















     



























    (12) 
    From here, we have the opportunity, using formulas (9), (10), (11) and (12), to calculate the 


    , , ,
    E
    dP H T E E
    dH
    oscillations in narrow-gap and wide-gap semiconductors in a strong 
    electromagnetic field and at various temperatures. 
    Thus, a new mathematical model has been created to determine the oscillations of the 
    absorption of microwave radiation in narrow-gap semiconductors. On the basis of the proposed 
    model, it is possible to investigate to explain the experimental oscillations at different temperatures. 
    Let us consider Shubnikov-de Haas oscillations in the presence of absorption of microwave 
    radiation in narrow-gap semiconductors. In particular, we will obtain the 


    , , ,
    k
    E
    dP
    H T E E
    dH
    oscillation 
    plot for InSb using formula (11). 
    Fig.6 shows the dependence of 
    dP
    dH
    on the magnetic field strength H in InSb 


    (0)
    0.234
    Eg

    at T=3 K and 
    3
    10
    E
    V
    E
    sm

    . In this case, 
    E
    E
    const




    Namangan Institute of Engineering and Technology 
    nammti.uz 
    10.25.2023
    Pg.223 
    Fig.1. Oscillations 
    dP
    dH
     
    in InSb at temperature T=3 K and electromagnetic wave strength 
    3
    10
    E
    V
    E
    sm

    , calculated using formula (11). 
    References: 
    1.
    Erkaboev, U.I., Rakhimov, R.G. Determination of the dependence of the oscillation of 
    transverse electrical conductivity and magnetoresistance on temperature in heterostructures based 
    on quantum wells. East European Journal of Physics, 2023(3), pp.133–145. 
    2.
    Erkaboev, U.I., Rakhimov, R.G. Simulation of temperature dependence of oscillations of 
    longitudinal magnetoresistance in nanoelectronic semiconductor materials. e-Prime - Advances in 
    Electrical Engineering, Electronics and Energy, 2023, 5, 100236. 
    3.
    Gulyamov, G., Erkaboev, U.I., Rakhimov, R.G., Mirzaev, J.I., Sayidov, N.A. Determination 
    of the dependence of the two-dimensional combined density of states on external factors in 
    quantum-dimensional heterostructures. Modern Physics Letters B, 2023, 37(10), 2350015 
    4.
    Erkaboev, U.I., Rakhimov, R.G., Sayidov, N.A., Mirzaev, J.I. Modeling the temperature 
    dependence of the density oscillation of energy states in two-dimensional electronic gases under 
    the impact of a longitudinal and transversal quantum magnetic fields. Indian Journal of Physic, 2023, 
    97(4), pp.1061–1070. 
    5.
    Erkaboev, U.I., Sayidov, N.A., Negmatov, U.M., Mirzaev, J.I., Rakhimov, R.G. Influence 
    temperature and strong magnetic field on oscillations of density of energy states in heterostructures 
    with quantum wells HgCdTe/CdHgTe. E3S Web of Conferences. 2023. Vol.401,Article ID 01090 
    6.
    Erkaboev, U.I., Sayidov, N.A., Negmatov, U.M., Rakhimov, R.G., Mirzaev, J.I. Temperature 
    dependence of width band gap in In
    x
    Ga
    1-x
    As quantum well in presence of transverse strong 
    magnetic field. E3S Web of Conferences. 2023. Vol.401, Article ID 04042 
    7.
    Erkaboev, U., Rakhimov, R., Mirzaev, J., Sayidov N., Negmatov, U., Abduxalimov, M. 
    Calculation of oscillations in the density of energy states in heterostructural materials with quantum 
    wells. AIP Conference Proceedings. 2023. Vol.2789, Article ID 040055 
    8.
    Erkaboev, U., Rakhimov, R., Mirzaev, J., Sayidov N., Negmatov, U., Mashrapov, A. 
    Determination of the band gap of heterostructural materials with quantum wells at strong magnetic 
    field and high temperature. AIP Conference Proceedings. 2023. Vol.2789, Article ID 040056 
    9.
    Erkaboev, U.I., Rakhimov, R.G., Negmatov, U.M., Sayidov, N.A., Mirzaev, J.I. Influence of 
    a strong magnetic field on the temperature dependence of the two-dimensional combined density 
    of states in InGaN/GaN quantum well heterostructures. Romanian Journal of Physics, 2023, 68(5-
    6),614 



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