HAL Id: jpa-00224199
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Submitted on 1 Jan 1984
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DISORDERED SUPERSTRUCTURES
J. Dow
To cite this version:
J. Dow. DISORDERED SUPERSTRUCTURES. Journal de Physique Colloques, 1984, 45 (C5),
pp.C5-525-C5-526. �10.1051/jphyscol:1984578�. �jpa-00224199�
JOURNAL DE PHYSIQUE
Colloque C5, suppl6ment au n04, Tome 45, avril 1984 page C5-525
DISORDERED SUPERSTRUCTURES
J . D . Dow
Department o f P h y s i c s , U n i v e r s i t y o f N o t r e Dame, Notre Dame, I n d i a n a 46556, U.S.A.
Resume
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Les methodes de f a b r i c a t i o n de semiconducteurs,tellesquel'epitaxie p a r j e t m o l e c u l a i r e e t l a c r o i s s a n c e de couches m o l e c u l a i r e s p a r d e p b t dans l e v i d e , p e r m e t t e n t d l o b t e n i r des semiconducteurs l a m e l l a i r e s , avec un d6- s o r d r e p a r t i e l l e m e n t ou completement c o n t r 6 l e . Nous a l l o n s d i s c u t e r un c e r - t a i n nombre de cas pouvant O t r e p o t e n t i e l l e m e n t 6 t u d i S s .( I ) Les s u r s t r u c t u r e s ?I d e s o r d r e a l e a t o i r e . Ce t y p e de s t r u c t u r e s e s t o b t e - nu, p a r exemple, p a r c r o i s s a n c e de couches de G ~ A S / A ~ ~ G ~ ~ _ ~ A S d o n t l e s e p a i s s e u r s , l e s c o m p o s i t i o n s ou l e dopage s o n t d e l i b e r e m e n t c o n t r b l e s p a r un nombre g e n e r a t e u r a l e a t o i r e e t p r e s e n t e n t a i n s i un d e s o r d r e a l e a t o i r e r e p r o d u c t i b l e . Les e n e r g i e s e t l e s elements de m a t r i c e de l ' e f f e t t u n n e l e n t r e l e s p u i t s de p o t e n t i e l s o n t f o n c t i o n de l ' e p a i s s e u r de ces couches.
Ces 616ments de m a t r i c e dependent p r i n c i p a l e m e n t de l a c o m p o s i t i o n des couches. Des microchamps e l e c t r i q u e s s o n t p r o d u i t s quand on a l t e r e l e dopa- ge. Une c a r a c t 6 r i s t i q u e i n t s r e s s a n t e des s u r s t r u c t u r e s a l g a t o i r e s e s t l e u r dimension s p a t i a l e f i n i e , ce q u i permet d ' e t u d i e r l ' a p p a r i t i o n de l a l o c a - l i s a t i o n des e l e c t r o n s en f o n c t i o n de l a t a i l l e de l ' e c h a n t i l l o n . La pos- s i b i l i t e de f a i r e c r o i t r e des semiconducteurs d e c r i t s de f a c o n r e a l i s t e p a r l e modele de desordre dlAnderson, ( o u une v a r i a n t e de c e modele) s e r a d i s c u t e e . Des p r e d i c t i o n s des e f f e t s du d e s o r d r e s u r l a d e n s i t e d l e t a t s e l e c t r o n i q u e s s e r o n t donnees.
( 2 ) Desordre a1 e a t o i r e m i c r o s c o p i q u e . A une &he1 l e m i c r o s c o p i q u e ( 5 1 ) , l e s
@ t a t s e l e c t r o n i q u e s ne s o n t pas s e n s i b l e s au d e s o r d r e p a r c e q u ' i l s s o n t
"amalgam@s", mais l e s e t a t s des phonons y s o n t s e n s i b l e s dans v i r t u e l l e m e n t t o u s l e s semiconducteurs. Nous a l l o n s p r e d i r e l e s d e n s i t e s d ' e t a t s des phonons de volume dans des a l l i a g e s semiconducteurs s t a b l e s e t m e t a s t a b l e s . Et, s i n o t r e recherche p r o g r e s s e b i e n pendant l e temps s i t u e e n t r e l a sou- m i s s i o n de ce resume e t l a conference, nous p o u r r o n s p r e s e n t e r des r e s u l t a t s s u r des super-reseaux f a i t s avec des a l l i a g e s .
A b s t r a c t
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Semiconductor f a b r i c a t i o n schemes such as MBE and MOCVD o f f e r t h e o p p o r t u n i t y t o grow l a y e r e d semiconductors w i t h d i s o r d e r t h a t i s p a r - t i a l l y o r f u l l y c o n t r o l l e d . We s h a l l d i s c u s s a number o f cases f o r p o t e n t i a l s t u d y .( 1 ) Random s u p e r s t r u c t u r e s . F o r these s t r u c t u r e s , one grows l a y e r s o f , say, G ~ A S / A ~ ~ G ~ ~ - ~ A S , whose t h i c k n e s s e s , c o m p o s i t i o n s , o r doping a r e d e l i b e r a t e l y c o n t r o l l e d by a random number g e n e r a t o r , and so a r e r e p r o d u c i b l y random.
V a r y i n g t h e t h i c k n e s s e s causes t h e e n e r g i e s and i n t e r - w e 1 1 t u n n e l 1 in g m a t r i x elements o f quantum-we1 1 e l e c t r o n i c s t a t e s t o v a r y ; v a r y i n g t h e composi
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t i o n s changes p r i m a r i l y t h e i n t e r - w e l l m a t r i x elements ; and a l t e r i n g t h e d o p i n g produces random e l e c t r i c m i c r o f ie l d s . An i n t e r e s t i n g f e a t u r e o f random s u p e r s t r u c t u r e s i s t h a t t h e y a r e f i n i t e i n e x t e n t , and o f f e r t h e p o s s i b i l i t y o f s t u d y i n g t h e o n s e t o f e l e c t r o n i c l o c a l i z a t i o n as a f u n c t i o n o f s i z e . The p o s s i b i l i t y o f growing semiconductors t h a t a r e r e a l i s t i c a l l y d e s c r i b e d by Anderson's model o f d i s o r d e r ( o r v a r i a n t ' s o f Anderson's model) w i l l be d i s c u s s e d . P r e d i c t i o n s o f t h e e f f e c t s o f t h e d i s o r d e r on t h e e l e c t r o n i c d e n s i t y o f s t a t e s w i l l be g i v e n .
( 2 ) M i c r o s c o p i c randomness. On a m i c r o s c o p i c ( 5 a ) s c a l e e l e c t r o n i c s t a t e s a r e i n s e n s i t i v e t o d i s o r d e r because t h e y a r e "amalgamated", b u t phonon
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1984578
C5-526 JOURNAL DE PHYSIQUE
s t a t e s a r e d i s o r d e r - s e n s i t i v e f o r v i r t u a l l y a1 1 of t h e semiconductors. We s h a l l p r e s e n t p r e d i c t i o n s of phonon s p e c t r a l d e n s i t i e s f o r bulk semiconducting a l l o y s , both s t a b l e and metastable ; and, provided our research goes well during t h e period between submission of t h i s a b s t r a c t and t h e conference, we s h a l l p r e s e n t r e s u l t s f o r a1 l o y s u p e r l a t t i c e s .
