CC BY
940 Секция 3
Дрейфовая скорость двумерных электронов в глубоких квантовых ямах полупроводниковых гетероструктур
Е. Г. Каблукова1, К. К Сабельфельд1, Д. Ю. Протасов2, К. С. Журавлев2 1Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН 2Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН Email: kablukovae@sscc.ru DOI: 10.24411/9999-017A-2020-10071
Глубина квантовой ямы (КЯ) для электронов в полупроводниковых гетероструктурах ограничена разрывом зон проводимости узкозонного и широкозонного полупроводников, образующих гетеропереход. В наиболее активно исследуемых гетероструктурах GaAs/AlGaAs глубина КЯ не превышает 200 мэВ, в более узкозонных гетероструктурах In053Ga047As/In052Al048As она достигает максимальной величины 500 мэВ. В широкозонных гетероструктурах Al03Ga07N/GaN величина барьера, ограничивающего КЯ со стороны буферного слоя, порядка 400 мэВ. Поэтому число уровней размерного квантования в КЯ этих гетероструктур не более трех.
Использование донорно-акцепторного легирования позволило создать в гетероструктурах AlGaAs/ InGaAs/GaAs такие КЯ, в которых энергия электронов квантована достигает величин более 1 эВ [1]. В таких КЯ существует 10-15 уровней размерного квантования. В данной работе методом моделирования Монте-Карло [2, 3] исследуется вопрос влияния количества подзон размерного квантования на дрейфовую скорость двумерных электронов в слабом и сильном электрическом полях.
Моделируется движение электронного газа в параллельных слоях (Oxy) и учитывается перераспределение носителей заряда в направлении, перпендикулярном КЯ (в направлении оси 0z) до достижения энергий электронов порядков глубины КЯ. В результате локализация электронов исчезает, и они могут переходить в широкозонные барьерные слои, окружающие КЯ. Для этой цели совместно решаются кинетическое уравнение Больцмана на функцию распределения носителей заряда 9(r,v), уравнение Пуассона для определения потенциала V(x,z) и уравнение Шредингера для определения электронной плотности в гетероструктуре и уровней размерного квантования [4, 5].
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (код проекта 19-11-00019). Список литературы
1. D V Gulyaev, K S Zhuravlev, A K Bakarov, A I Toropov, D Yu Protasov, A K Gutakovskii, B Ya Ber and D Yu Kazantsev, Influence of the additional p+ doped layers on the properties of AlGaAs/InGaAs/AlGaAs heterostructures for high power SHF transistors, J. Phys. D:Appl. Phys., V. 49, 095108 (9 pp), (2016).
2. W. Fawcett, A. D. Boardman and S. Swain, Monte Carlo determination of electron transport properties in Gallium Arsenide // J. Phys. Chem. Solids, Pergamon Press, 1970. V. 31. P. 1963-1990.
3. Иващенко В.М., Митин В.В, Моделирование кинетических явлений в полупроводниках. Киев: Наук. Думка, 1990. 192 с.
4. Z. Yarar, B. Özdemir, M. Özdemir, Electron transport and mobility calculation in a AlGaAs/GaAs 2DEG by Monte Carlo method // Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 21 (1-2), 13-23, 2005.
5. B. K. Ridley, The electron-phonon interaction in quasi-two-dimensional semiconductor quantum-well structures, // J. Phys. C: Solid State Phys., V. 15, P. 5899-5917.
Coulomb linear ion chains in optical lattices: supercomputer simulation
L. P. Kamenshchikov, I. V. Krasnov Institute of Computational Modeling of SB RAS Email: lpk@icm.krasn.ru DOI: 10.24411/9999-017A-2020-10072
Traditional ion traps use the combination of electrostatic, magneto-static and radio-frequency fields for confinement of ion crystal. A new interesting field in physics of ion traps is using of all-optical methods for ion confinement [1-4]. The mathematical model of ion confinement by polychromatic optical lattice (POL) (a system of multiplicative stochastic differential equations for the coordinates and velocities of ionic particles) is developed in [5-6].
In contrast to our previous papers [4-7] where 3D and 2D configurations of ions were considered, this report focuses on modeling of linear (quasi-one-dimensional) Coulomb ion chains. For many applications, such linear chains are ideally suited [3]. In the present work, we studied behaviour, e.g., the lifetime of ion chains
Численное статистическое моделирование и методы Монте-Карло
41
consisting of several (from 3 up to 11) particles of Hg+ with different POL periods. In particular, numerical experiments show that relatively slight variations of the POL parameters can lead to the giant changes of the lifetime of Coulomb ion chains. The numerical calculations were carried out using supercomputers at the JSCC RAS (Moscow).
References
1. Schneider C., Enderlein M., et al. Optical trapping of an ion // Nature Photonics. 2010. № 4, P. 772-775.
2. Cetina M., Bylinskii A., et al. One-dimensional array of ion chains coupled to an optical cavity // New J. of Physics. 2013. V. 15, 053001 (14pp).
3. Schmidt J., Lambrecht A., Weckesser P., et al. Optical trapping of Ion Coulomb Crystals // Physical Review X. 2018. V. 8, 021028 (8pp).
4. Krasnov I. V., Kamenshchikov L. P. All-optical trapping of strongly coupled ions // Optics Communications. 2014. V. 312, P. 192-198.
5. Kamenshchikov L. P., Krasnov I. V. Supercomputer modeling of stochastic dynamics of the Mercury ion array in an optical lattice // CEUR Workshop Proc. 2016. V. 1839, P. 324-333.
6. Krasnov I. V, Kamenshchikov L. P. Ion Coulomb crystal in a polychromatic optical superlattice // Laser Physics. 2018. V. 28, 105701 (9pp).
7. Krasnov I.V., Kamenshchikov L.P. A study of metastable ion Coulomb crystals in an all-optical polychromatic trap // The European Physical J. D. 2019. V. 73, 224 (9 pp).
Стохастические модели пространственно-временных полей индекса холодового стресса
Н. А. Каргаполова1,2, В. А. Огородников1,2
1Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН 2Новосибирский государственный университет Email: nkargapolova@gmail.com DOI: 10.24411/9999-017A-2020-10073
В докладе будут рассмотрены два подхода к моделированию неоднородных по пространству и нестационарных по времени пространственно-временных полей индекса холодового стресса. В рамках первого подхода на основе данных метеорологических наблюдений сначала моделируется совместное поле приземной температуры воздуха и модуля скорости ветра, а затем по полученным траекториям вычисляются реализации поля рассматриваемого биоклиматического индекса. При использовании второго подхода моделирование совместных полей не производится. Вместо этого по данным наблюдений за температурой и модулем скорости ветра на станциях строится выборка реальных значений индекса холодового стресса, а затем на ее базе строится соответствующая модель неоднородного пространственно-временного поля.
В докладе будут приведены результаты сравнения двух подходов по точности и трудоемкости моделирования, будет очерчен круг задач, при решении которых целесообразно применять ту или иную модель, а также будут приведены результаты исследования зависимости характеристик поля индекса хо-лодового стресса от статистических ошибок, возникающих при оценке входных параметров моделей по выборкам малого объема. Все численные эксперименты будут проведены с использованием данных метеонаблюдений на территории юга Западной Сибири, предоставленных ВНИИГМИ-МЦД.
Работа выполнена в рамках госзадания 0315-2019-0002 при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 18-01-00149-а), Российского фонда фундаментальных исследований и Правительства Новосибирской области (грант 19-41-543001-р_мол_а).
Решение задач аэрокосмического лазерного зондирования методом Монте-Карло
Б. А. Каргин1,2, О. С. Ухинова1
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
2Новосибирский государственный университет
Email: olsu@osmf.sscc.ru
DOI: 10.24411/9999-017A-2020-10074
Рассматривается задача оценки функции распределения по времени интенсивности распределения лазерного излучения, поступающего в приемник после прохождения через систему сред океан-атмосфера из заданного источника с учетом взволнованной поверхности. Используются локальные
