• Namangan Institute of Engineering and Technology nammti.uz
  • Namangan Institute of Engineering and Technology




    Download 15,56 Mb.
    Pdf ko'rish
    bet246/693
    Sana13.05.2024
    Hajmi15,56 Mb.
    #228860
    1   ...   242   243   244   245   246   247   248   249   ...   693
    Bog'liq
    Тўплам

    Namangan Institute of Engineering and Technology 
    nammti.uz 
    10.25.2023
    Pg.225 
    If 
    0

    Т
    and 


    kT
    1
    , then the 


    ,
    Gauss E T



    ,
    Lorentz E T
    and 

    f
    0
    (E)/

    E functions turn 
    into Dirac delta functions (

    is Dirac function). 
    The energy spectra of charge carriers in the conduction and valence bands are quantized in 
    quantizing magnetic fields at low temperatures. 
    Let us consider the main relations that determine the distribution of oscillations of the spectral 
    density of states in semiconductors under the action of a strong magnetic field. In a strong magnetic 
    field, the energy spectrum of electrons and holes in the allowed band is quantized. At absolute zero 
    temperature, we obtain an analytical expression for the spectral density of states: 


    max
    3
    2
    1
    2
    2
    3
    2
    0
    1
    2
    1
    ( )
    ,
    (
    )
    2
    1
    (2)
    (
    )
    2
    k
    N
    m
    g
    k
    ki
    N
    i
    g
    E
    E
    m
    eH
    N
    E H
    E
    E
    mc
    E
    eH
    E
    N
    E
    mc







     



    (4) 
    Where, 

    (x – b), 

     is Dirac function.
    At low temperatures (0-5 K), the discrete Landau levels are clearly expressed, and at high 
    temperatures, the Landau levels are smeared due to the thermal broadening of the discrete levels. 
    At low temperatures (
    0
    T

    ) the Gaussian function turns into a Dirac delta function. Let us 
    determine the oscillations of the spectral density of states by the Kane dispersion law using the 
    functions 


    ,
    Gauss E T



    ,
    Lorentz E T
    and 

    f
    0
    (E)/

    E
    From here, using (3) and substituting (1), (2) into (4), we obtain an analytical expression for 
    the density of states in a quantizing magnetic field for narrow-gap semiconductors: 




    max
    2
    0
    1
    3
    2
    1
    2
    3
    2
    2
    1
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    2
    1
    (
    )
    2
    ( )
    (2)
    k
    N
    m
    g
    k
    i
    i
    N
    i
    g
    E
    E
    eH
    N
    Gauss E E T
    H
    K
    Gauss E E T
    mc
    E
    eH
    E
    N
    E
    mc
    m
    K










     




    (5) 
    max
    0
    0
    2
    0
    1
    2
    1
    (
    , , )
    (
    , , )
    ,
    2
    1
    (
    )
    2
    k
    N
    m
    g
    k
    i
    i
    N
    i
    g
    E
    E
    f E
    T
    f E
    T
    eH
    N
    H
    K
    E
    mc
    E
    E
    eH
    E
    N
    E
    mc








      






     



    (6) 




    max
    2
    0
    1
    2
    1
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    2
    1
    (
    )
    2
    k
    N
    m
    g
    k
    i
    i
    N
    i
    g
    E
    E
    eH
    N
    Lorentz E E T
    H
    K
    Lorentz E E T
    mc
    E
    eH
    E
    N
    E
    mc



     




     



    (7) 
    Using this formula, one can explain the temperature dependence of quantum oscillation 
    processes in narrow-gap semiconductors. 
    Using this method and formula (5), one can calculate the temperature dependence of the 
    spectral density of states in quantizing magnetic fields for wide-gap semiconductors: 


    Namangan Institute of Engineering and Technology 
    nammti.uz 
    10.25.2023
    Pg.226 




    max
    0
    1
    1
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    2
    1
    (
    )
    2
    k
    N
    m
    s
    i
    i
    N
    i
    eH
    N
    Gauss E E T
    H
    K
    Gauss E E T
    mc
    eH
    E
    N
    mc












    (8) 
    max
    0
    0
    0
    1
    (
    , , )
    (
    , , )
    1
    ,
    2
    1
    (
    )
    2
    k
    N
    m
    i
    i
    s
    N
    i
    f
    E
    T
    f
    E
    T
    eH
    N
    H
    K
    E
    mc
    E
    eH
    E
    N
    mc







      










    (9) 




    max
    0
    1
    1
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    2
    1
    (
    )
    2
    k
    N
    m
    s
    i
    i
    N
    i
    eH
    N
    Lorentz E E T
    H
    K
    Lorentz E E T
    mc
    eH
    E
    N
    mc


     








    (10) 
    Using formulas (8) and (10), we consider graphs of the spectral density of states. Figures 1 and 
    2 show oscillations of the density of states in two-dimensional space for InAs (
    (0)
    0.414
    g
    E
    eV

    ) [5] 
    at a magnetic field H=40 kOe (or B=4 T).
     
     
     
    Fig.1. Energy and temperature dependence of 
    the spectral density of states in InAs calculated 
    using formula (10).
     
     
    Fig.2. Energy and temperature dependence of 
    the spectral density of states in InAs calculated 
    using formula (8).
     
    These figures show the temperature and energy dependences of the oscillations of the 
    spectral density of states for the narrow-gap InAs semiconductor. The graph in Fig. 1 is built 
    according to the formula (10), and the graph in Fig. 2 is built according to the formula (8). As can be 
    seen from these figures, at low temperatures (T < 5 K), discrete Landau levels appear sharply. In 
    addition, the height of discrete Landau levels looks almost the same in the temperature range 1 K < 
    T < 4 K. When the energy spectrum is calculated by formula (10) (Fig. 1) in the temperature range 
    50 K < T < 60 K, the Landau levels are not discrete, and in Fig. 2 it is in this temperature range that 
    oscillations of the spectral density of states can be observed. 
    Thus, some experimental results for quantum oscillation phenomena can be explained using 
    the distribution of the Gaussian function. 
     
    References: 


    Namangan Institute of Engineering and Technology 
    nammti.uz 
    10.25.2023
    Pg.227 
    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 

    Download 15,56 Mb.
    1   ...   242   243   244   245   246   247   248   249   ...   693




    Download 15,56 Mb.
    Pdf ko'rish

    Bosh sahifa
    Aloqalar

        Bosh sahifa



    Namangan Institute of Engineering and Technology

    Download 15,56 Mb.
    Pdf ko'rish