ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 1 · ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Особенности проводимости двумерной графеновой сверхрешетки в квазиклассически сильных внешних электрических полях с учетом ионизации примеси

С.Ю. Глазов1, И.А. Подгорная1,2

1 Волгоградский государственный социально-педагогический университет, Волгоград, Россия
2 Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.1.8 УДК 538.9 EDN WDMRVN

Аннотация

Целью данной работы является теоретическое исследование особенностей проводимости двумерной сверхрешетки на основе графена в квазиклассически сильных постоянном и переменном электрических полях с учетом ионизации примесных центров в рамках квазиклассического подхода. Обнаружено различие между направлением вектора плотности тока и вектором напряженности постоянного электрического поля в сильных электрических полях (эффект Сасаки-Шибуйя). Изучена зависимость угла j между этими векторами от угла поворота вектора напряженности постоянного электрического поля. Рассмотрено, как меняется j , если на структуру дополнительно действует переменное электрическое поле.

  • двумерная графеновая сверхрешетка
  • плотность тока
  • эффект Сасаки-Шибуйя
  • ионизация примесей
Abstract (in English)

Features of the conductivity of a two-dimensional graphene superlattice in quasi-classically strong external electric fields taking into account impurity ionization

The aim of this work is a theoretical study of the conductivity of a two-dimensional graphene-based superlattice taking into account the ionization of impurity centers within the framework of the semiclassical approach. A difference between the direction of the current density vector and the vector of the constant electric field strength in strong electric fields (the Sasaki-Shibuya effect) is discovered. The dependence of the angle j between these vectors on the angle of rotation of the constant electric field strength vector is studied. It is considered how the j changes if an alternating electric field additionally acts on the structure.

Для цитирования

Глазов С.Ю., Подгорная И.А. Особенности проводимости двумерной графеновой сверхрешетки в квазиклассически сильных внешних электрических полях с учетом ионизации примеси // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.1.8

Литература

  1. Сорокин П.Б., Чернозатонский Л.А. Полупроводниковые наноструктуры на основе графена // Успехи физических наук. - 2013. - Т. 183. - №. 2. - С. 113-132.
  2. Forsythe C. et al. Band structure engineering of 2D materials using patterned dielectric superlattices // Nature nanotechnology. - 2018. - Т. 13. - №. 7. - P. 566-571.
  3. Zhang Y. et al. Electronic transport in a two-dimensional superlattice engineered via self-assembled nanostructures // npj 2D Materials and Applications. - 2018. - Т. 2. - №. 1. - С. 31.
  4. Kryuchkov S.V., Popov C.A. Two-dimensional graphene superlattice: energy spectrum and current-Voltage characteristics // Journal of Nano- and Electronic Physics. - 2017. - Vol. 9, No. 2. - P. 02013.
  5. Ратников П.В. Сверхрешетка на основе графена на полосчатой подложке // Письма в ЖЭТФ. - 2009. - Т. 90. - № 6. - С. 515-520.
  6. Kryuchkov S.V., Popov C.A. Transport properties of the two-dimentional graphene superlattice effect of the constant and alternating electric field // 2017 IEEE 7th International Conference Nanomaterials: Application & Properties (NAP). - IEEE, 2017. - С. 03CBN09-1-03CBN09-5.
  7. Крючков С.В., Сыродоев Г.А. Эффект Франца-Келдыша в узкозонных полупроводниках в сильном переменном поле // Известия вузов. Радиофизика. - 1990. - Т. 33. - № 6. - С. 762-764.
  8. Глазов С.Ю., Мещерякова Н.Е., Подгорная И.А. Управление проводимостью двумерной графеновой сверхрешетки поперечными электрическими полями // Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2023. - Т. 87. - №. 1. - С. 34-37.
  9. Бадикова П.В., Глазов С.Ю., Сыродоев Г.А. Высшие гармоники плотности тока в двумерной сверхрешетке на основе графена в условиях воздействия внешних электрических полей с учетом ионизации примеси // Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2020. - Т. 84. - №. 1. - С. 38-42.
  10. Бадикова П.В., Глазов С.Ю., Сыродоев Г.А. Особенности ионизации примесей в квазиклассически сильных постоянном и переменном электрических полях в двумерной сверхрешетке на основе графена // Физика и техника полупроводников. - 2019. - Т. 53. - №. 7. - С. 927-934
  11. Завьялов Д.В., Конченков В.И., Крючков С.В. Выпрямление поперечного тока в сверхрешетке на основе графена // Физика и техника полупроводников. - 2012. - Т. 46. - №. 1. - С. 113-120.
  12. Глазов С.Ю., Мещерякова Н.Е. Генерация высших гармоник в сверхрешетке на основе графена в присутствии постоянного электрического поля // Наносистемы: физика, химия, математика. - 2012. - Т. 3. - №. 1. - С. 64-70.
  13. Крючков С.В., Кухарь Е.И. Влияние поперечного электрического поля на продольную вольт-амперную характеристику графеновой сверхрешетки // Физика и техника полупроводников. - 2016. - Т. 50. - №. 2. - С. 218-222.
  14. Глазов С.Ю. Управление проводимостью графена поперечными статическим и переменным электрическими полями // Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2019. - Т. 83. - №. 1. - С. 19-23.
  15. Басс Ф.Г., Булгаков А.А., Тетервов А.П. Высокочастотные свойства полупроводников со сверхрешетками. - Москва: Наука, 1989. - 288 с.
  16. Базь А.И., Зельдович Я.Б. Переломов A.M. Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике // М.: Наука. - 1971.
  17. Попов В.С., Карнаков Б.М., Мур В.Д. Ионизация атомов в электрическом и магнитном полях и метод мнимого времени // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. - 1998. - Т. 113. - №. 5. - С. 1579-1605.
  18. Зеегер К. Физика полупроводников. - Москва: Мир, 1977. - 615 с.