Рассеяние на шероховатостях границы раздела

На теоретической, абсолютно гладкой границе раздела процессы рассеяния электронов должны быть только упругими, од­нако реальные поверхности всегда имеют несовершенства на ато­марном уровне, вследствие чего отражения носителей перестают быть «зеркальными», а потеря импульса приводит к различным релаксационным явлениям. Собственно говоря различные про­цессы рассеяния на поверхностях раздела изучались физиками уже долгие годы, так как они играют важную роль при продольном переносе носителей заряда в тонких пленках. Однако современное, основанное на квантовой механике описание этих явлений, применительно к системам с пониженной размерностью, стало развиваться относительно недавно.

Значение таких процессов часто зависит и от конкретного вида системы. Например, они играют не столь значительную роль в модулированно-легированных гетероструктурах, с высокосовершенными границами раздела, полученными с исполь­зованием таких методов роста, как молекулярно-лучевая эпитаксия. В этом случае поверхности получаются практически плоские, с небольшим числом моноатомных ступенек. С дру­гой стороны, рассеяние на поверхностях раздела значительно возрастает в МОП-структурах, где слой оксида выращивается термически, вследствие чего его поверхность является не такой идеальной. Кроме этого, относительный вклад рассеяния на гра­ницах раздела зависит от ширины квантовых ям, так как по мере уменьшения их ширины волновые функции электронов глубже проникают в потенциальный барьер на границе оксид — полу­проводник, т. е. электроны становятся более «чувствительными» к шероховатости поверхности и вероятность соответствующего рассеяния возрастает. Это обстоятельство объясняет, кстати, не­которое снижение подвижности при увеличении напряжения на затворе. В любом случае рассеяние на неоднородностях поверх­ности, как и рассеяние на примесях, заметно проявляется лишь при низких температурах, когда фононным рассеянием можно пренебрегать. Наконец, следует отметить, что для узких кван­товых проволок вклад рассеяния на поверхностях раздела почти на порядок превосходит вклад аналогичных процессов в двумер­ных системах. Это особенно заметно и важно в тех случаях, ког­да проволоки изготовляются с использованием литографии, так как при этом именно шероховатость границ проволоки стано­вится фактором, определяющим подвижность электронов даже при комнатных температурах.