Современная электроника №8/2026

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 36 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2026 Один электронный уровень начина- ет «отрываться» от минизоны, а соот- ветствующая ему волновая функция локализуется около границы раздела. Структуры сверхрешётки были синте- зированы методом молекулярно-луче- вой эпитаксии на GaAs(001). Основной элемент содержал девять квантовых ям GaAs толщиной ≈40 Å, разделён- ных барьерами Al 0,2 Ga 0,8 As толщиной ≈40 Å. С одного края располагался слой AlAs толщиной 200 Å, который созда- вал повышенный конечный барьер. Расчёты показали, что при ΔE = 0 все девять электронных состояний принадлежат одной минизоне и их волновые функции распределены по всей сверхрешётке. По мере увеличе- ния высоты крайнего барьера верхний энергетический уровень начинает «отслаиваться» (Peel Off) от минизо- ны. При ΔE = 755 мэВ, соответствую- щем конечному барьеру AlAs, этот уровень уже практически отделён от минизоны, а его волновая функция оказывается почти полностью лока- лизованной в крайней квантовой яме у «внутренней поверхности». Имен- но этот конечный результат расчёта в упрощённом виде показан на рис. 4. В этой работе авторы использовали три экспериментальных оптических метода: PL – фотолюминесценцию, PLE – спектр возбуждения фотолю- минесценции и PC – фототок. Измере- ния проводились при температуре 5K. Напряжённость управляющего поля можно было изменять от 0 до 40 кВ/см. В спектре PLE при нулевом напря- жении проявлялись обычные перехо- ды: HH – электрон ↔ тяжёлая дырка и LH – электрон ↔ лёгкая дырка. Кро- ме того, был зафиксирован дополни- тельный сильный пик около 1,67 эВ. Такие результаты объяснялись тем, что в случае, когда локализованы и электрон, и тяжёлая дырка, их волно- вые функции оказываются сосредото- чены в одной крайней яме. Поэтому возникает сильный экситонный пере- ход между этими состояниями. Такой переход будет иметь большую энер- гию связи экситона и даст заметный пик в оптическом спектре. Именно такой переход между локализованны- ми состояниями электрона и тяжёлой дырки был зафиксирован. Особенно существенно, что рассчи- танное положение этого перехода совпало с экспериментальным в пре- делах примерно ±1 мэВ. Для обычных HH и LH авторы использовали энер- гию связи экситона 5 мэВ, а для лока- лизованного HH – 12 мэВ. Такая боль- шая локализация подтверждается сильным экситонным пиком. В качестве дополнительной провер- ки существования ПСТ использовалось воздействие внешнего электрического поля, приложенного к решётке. При наличии ПСТ, локализованного около внутренней поверхности, изме- нение внешнего поля должно прояв- ляться как отклонение от обычной ситуации, в которой энергетические уровни начинают зависеть от поло- жения квантовой ямы и образуют так называемую лестницу Ванье – Штарка. Лестница Ванье – Штарка – это систе- ма дискретных энергетических уров- ней, возникающая в полупроводнико- вой сверхрешётке под воздействием постоянного внешнего электрическо- го поля. В эксперименте антипересе- чение наблюдалось при напряжён- ности поля около 20 кВ/см, тогда как расчёт давал близкое значение око- ло 25 кВ/см. Вместо обычного пере- сечения двух энергетических ветвей наблюдалось их расхождение – анти- пересечение (Anticrossing). Это озна- чало, что два электронных состояния взаимодействуют между собой. Авто- ры прямо отметили, что антипересече- ние является результатом взаимодей- ствия электронного состояния Тамма с состояниями минизоны, испытыва- ющими штарковскую локализацию. Перечисленные эксперименталь- ные результаты можно было уверен- но квалифицировать как переход от косвенных свидетельств к прямому экспериментальному наблюдению состояний Тамма в специально соз- данной для этой цели полупроводни- ковой структуре. Работа Хидео Оно и соавторов прак- тически дала экспериментальный ответ на вопрос, поставленный Иго- рем Таммом ещё в 1932 году: наруше- ние периодичности у границы кри- сталла действительно может привести к появлению локализованного элек- тронного состояния. В искусствен- но созданной сверхрешётке один из электронных уровней отделялся от минизоны, а соответствующая ему волновая функция локализовалась у специально сформированной «вну- тренней поверхности» и быстро зату- хала вглубь периодической структуры. Именно это состояние авторы работы назвали состоянием Тамма. Фотонные кристаллы и оптические уровни Тамма Теорию краевых состояний в сверх- решётках продолжили развивать и в ФТИ имени Иоффе. В 1995 году М.Р. Вла- димирова и А.В. Кавокин рассмотре- ли таммовские состояния электронов на границе двух полупроводниковых сверхрешёток [12]. Именно эта работа стала отправ- ной точкой для оптических состоя- ний Тамма. Смысл такой постановки задачи легко понять на простом при- мере. Пусть с одной стороны грани- Рис. 4. Локализация волновой функции электронного состояния Тамма у «внутренней поверхности» сверхрешётки при ΔE = 755 мэВ