Spatial-temporal redistribution of point defects in three-layer stressed nanoheterosystems within the framework of self-assembled deformation-diffusion model

The model of spatial-temporal distribution of point defects in a three-layer stressed nanoheterosystem GaAs/In$_x$Ga$_{1 - x}$As/GaAs considering the self-assembled deformation-diffusion interaction is constructed. Within the framework of this model, the profile of spatial-temporal distribution of vacancies (interstitial atoms) in the stressed nanoheterosystem GaAs/In$_x$Ga$_{1 - x}$As/GaAs is calculated. It is shown that in the case of a stationary state ($t > 5\tau _d^{(2)}$), the concentration of vacancies in the inhomogeneously compressed interlayer is smaller relative to the initial average value $N_{d0}^{(2)}$ by 16%Comment: 12 pages, 5 figure

Temperature regimes of formation of nanometer periodic structure of adsorbed atoms in GaAs semiconductors under the action of laser irradiation

The theory of nucleation of nanoscale structures of the adsorbed atoms (adatoms), which occurs as a result of the self-consistent interaction of adatoms with the surface acoustic wave and electronic subsystem is developed. Temperature regimes of formation of nanoclusters on ${n}$-GaAs surface under the action of laser irradiation are investigated. The offered model permits to choose optimal technological parameters (temperature, doping degree, intensity of laser irradiation) for the formation of the surface periodic defect-deformation structures under the action of laser irradiation.Comment: 8 pages, 3 figure

The theory of electron states on the dynamically deformed adsorbed surface of a solid

Dispersion relations for the spectra of surface electron states on a dynamically deformed adsorbed surface of a monocrystal with the Zinc blende structure are received. It is established that the dependences of the band gap width and of the concentration of electrons on the concentration of adatoms ${{N}_{0\text{d}}}$ upon the solid surface are of nonmonotonous character.Comment: 9 pages, 3 figure

Magnetoresistance based determination of basic parameters of minority charge carriers in solid matter

Magnetoresistance as a tool of basic parameters determination of minority charge carriers and the ratio of minority charge carriers conductivity to majority ones in solid matter has been considered within the framework of the phenomenological two-band model. The criterion of the application of this model has been found. As examples of these equations usage the conductor, semiconductor and superconductor have been introduced. From the obtained temperature dependences of the aforementioned values in superconductor, a supposition of a deciding role of minority charge carriers in the emergence of superconductivity state has been made.Comment: 7 pages, 3 figures, 2 table

The effect of the electric field on the nucleation of the nanometer periodic structure of adatoms in GaAs semiconductor under the action of laser irradiation

In the paper, the effect of the electric field on the conditions of formation and on the period of the surface superlattice of adatoms in $n$-GaAs semiconductor is investigated. It is established that in GaAs semiconductor, an increase in the electric field strength, depending on the direction, leads to an increase or decrease of the critical temperature (the critical concentration of adatoms), at which the formation of self-organized nanostructure is possible. It is shown that in strongly alloyed $n$-GaAs semiconductor, an increase of the electric field strength leads to a monotonous change (decrease or increase depending on the direction of the electric field) of the period of self-organized surface nanostructures of adatoms.Comment: 9 pages, 4 figures. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1512.0780

Mesoscopic mechanism of the domain wall interaction with elastic defects in ferroelectrics

The role of elastic defects on the kinetics of 180-degree uncharged ferroelectric domain wall motion is explored using continuum time-dependent LGD equation with elastic dipole coupling. In one dimensional case, ripples, steps and oscillations of the domain wall velocity appear due to the wall-defect interactions. While the defects do not affect the limiting-wall velocity vs. field dependence, they result in the minimal threshold field required to activate the wall motions. The analytical expressions for the threshold field are derived and the latter is shown to be much smaller than the thermodynamic coercive field. The threshold field is linearly proportional to the concentration of defects and non-monotonically depends on the average distance between them. The obtained results provide the insight into the mesoscopic mechanism of the domain wall pinning by elastic defects in ferroelectrics.Comment: 18 pages, 6 figures, 1 appendi

ДИНАМІКА НЕЛІНІЙНОГО ОСЦИЛЯТОРНОГО НЕЙРОНА ПРИ ДІЇ ЗОВНІШНЬОГО НЕСТАЦІОНАРНОГО СИГНАЛУ

Context. Deals with the problem of time-frequency and time dependence of the morphology of the signal at the output of nonlinear oscillatory neuron with regard to its threshold effect. The object of study is non-linear modified model of Van-der-Pol, which describes the dynamics of nonlinear oscillatory neurons under the action of various shape, frequency and amplitude of an external non-stationary signals.Objective. Construction of nonlinear mathematical models of oscillatory dynamics of a neuron given its threshold effect under the action of a neuron to external non-stationary signals.Method. In the approximation of Krylov-Bogoliubov-Mitropolskii the proposed method of successive approximations method for solving nonlinear differential equations of second order with quadratic nonlinearity of the unknown function with the first derivative. The proposed solution method allowed us to obtain the frequency-temporal and temporal dependence of the morphology of the signal at the output of nonlinear oscillatory neuron given its threshold effect when the effect on the neuron structure of the various input signals. Proposed coding information oscillatory nonlinear neuron on the basis of frequency modulation and decoding using the inverse operator which acts on the vector of the output signal.Results. A non-linear model, the oscillatory neuron is implemented in the environment of computer algebra “Mathematica 7.0”. Investigation of frequency-temporal and temporal dependence of the morphology of the signal at the output of nonlinear oscillatory neuron given its threshold effect at various values of the parameters of the input non-stationary signal and different weight of synaptic connections.Conclusions. The existence of the resonance effect in nonlinear neuron with equal external frequency non-stationary signal and frequencies of the dynamics of the neuron. It is shown that nonlinear oscillatory neuron plays the role of the frequency modulator and significantly alters the structure of the input information signal is non-stationary (shape, frequency and amplitude). Proposed coding information oscillatory nonlinear neuron on the basis of frequency modulation and decoding by using the inverse operator.Актуальность. Рассмотрена задача частотно-временной и временной зависимости морфологии сигнала на выходе нелинейного осцилляторного нейрона с учетом его порогового эффекта. Объектом исследования является нелинейная модифицированная модель Ван-дер-Поля, которая описывает динамику нелинейного осцилляторного нейрона при действии на него различных по форме, частоте и амплитуде внешних нестационарных сигналов.Цель работы. Построение нелинейной математической модели динамики осцилляторного нейрона с учетом его порогового эффекта при действии на нейрон внешних нестационарных сигналов.Метод. В приближении Крылова-Боголюбова-Митропольського предложено путем последовательных приближений способ решения нелинейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка с квадратичной нелинейностью искомой функции при первой производной. Предложенный метод решения позволил получить частотно-временную и временную зависимость морфологии сигнала на выходе нелинейного осцилляторного нейрона с учетом его порогового эффекта при действии на нейрон различных за структурой входных сигналов. Также предложено кодирование информации нелинейным осцилляторним нейроном на основе частотной модуляции и декодирования с помощью обратного оператора, которая действует на вектор выходного сигнала.Результаты. Построена  нелинейная модель  осцилляторного нейрона,  которая  реализована  в  среде  компьютерной  математики «Mathematica 7.0». Исследованы частотно-временная и временная зависимости морфологии сигнала на выходе нелинейного осцилляторного нейрона с учетом его порогового эффекта при различных значениях параметров входного нестационарного сигнала и разных весовых синаптических связях.Выводы. Установлено существование резонансного эффекта в нелинейном нейроне при равенстве частоты внешнего нестационарного сигнала и собственной частоты динамики нейрона. Показано, что нелинейный осцилляторний нейрон играет роль частотного модулятора и существенно видоизменяет структуру входного информационного нестационарного сигнала (форму , частоту и амплитуду). Предложено кодирование информации нелинейным осцилляторним нейроном на основе частотной модуляции и декодирования с помощью обратного оператора.Актуальність. Розглянуто задачу частотно-часової та часової залежності морфології сигналу на виході нелінійного осциляторного нейрона з урахуванням його порогового ефекту. Об’єктом дослідження є нелінійна модифікована модель Ван-дер-Поля, яка описує динаміку нелінійного осциляторного нейрона при дії на нього різних за формою, частотою та амплітудою зовнішніх нестаціонарних сигналів.Мета роботи. Побудова нелінійної математичної моделі динаміки осциляторного нейрона з урахуванням його порогового ефекту при дії на нейрон зовнішніх нестаціонарних сигналів.Метод. У наближенні Крилова-Боголюбова-Митропольського запропоновано методом послідовних наближень спосіб розв’язку нелінійного неоднорідного диференційного рівняння другого порядку з квадратичною нелінійністю шуканої функції при першій похідній. Запропонований метод розв’язку дозволив отримати частотно-часову та часову залежність морфології сигналу на виході нелінійного осциляторного нейрона з урахуванням його порогового  ефекту при дії на нейрон різних структурою вхідних сигналів. Також запропоновано кодування інформації нелінійним осциляторним нейроном на основі частотної модуляції та декодування за допомогою оберненого оператора, що діє на вектор вихідного сигналу.Результати. Побудована нелінійна модель осциляторного нейрона реалізована в середовищі комп’ютерної математики «Mathematica 7.0». Досліджено частотно-часову та часову залежність морфології сигналу на виході нелінійного осциляторного нейрона з урахуванням його порогового ефекту при різних значеннях параметрів вхідного нестаціонарного сигналу і різних вагових синаптичних зв’язках.Висновки. Встановлено існування резонансного ефекту у нелінійному нейроні за умови рівності частоти зовнішнього нестаціонарного сигналу та власної частоти динаміки нейрона. Показано, що нелінійний осциляторний нейрон відіграє роль частотного модулятора та суттєво видозмінює структуру вхідного інформаційного нестаціонарного сигналу (форму, частоту та амплітуду). Запропоновано кодування інформації нелінійним осциляторним нейроном на основі частотної модуляції та декодування за допомогою оберненого оператора

ВПЛИВ ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНОЇ ВЗАЄМОДІЇ АДАТОМІВ НА ЗАКОН ДИСПЕРСІЇ ТА ШИРИНУ АКУСТИЧНОЇ ФОНОННОЇ МОДИ КВАЗІРЕЛЕЄВСЬКОЇ ХВИЛІ

The dispersion theory of surface elastic acoustic wave is developed in the work within the long-wave approximation. This surface wave emission occurs the semiconductor GaAs (110) surface, which is covered by adsorbed atoms of metal (or molecules O2).The dispersion equation and the acoustic phonon mode width of the quasi-Rayleigh wave are received. The dipole-dipole interaction and the interaction related by mirror image forces acting on the crystal surface, and the interaction between the adatoms and the substrate atoms and the surface acoustic wave through the deformation potential, are taken into account.The dipole-dipole interaction between the adsorbed atoms of metal (or molecules of gas) on the surface of the semiconductor GaAs (110) was calculated within the generalized Haldane-Anderson model of semiconductor, which takes into account the electrostatic adatoms interaction.A numerical calculation of the dependence of surface acoustic quasi-Rayleigh wave frequency on wave vector and the acoustic phonon mode width is realized.The dipole-dipole interaction of O2 molecules adsorbed on the GaAs (110) surface at the temperatures 100 K and 300 K is taking into account.It is shown that the dipole-dipole interaction of adsorbed molecules O2 on GaAs (110) and the temperature increase from 100 K to 300 K lead to the increase of the elastic surface acoustic mode width.В рамках нелокального упругого взаимодействия адсорбированного атома с атомами матрицы с учетом диполь-дипольного взаимодействия адатомов и сил зеркального изображения найдено в длинноволновом приближении закон дисперсии поверхностной квазирелеевськой акустической волны, учитывающий зависимость от концентрации адатомов, деформационного потенциала и температуры субстрата. Рассчитано изменение энергетической ширины поверхностной акустической моды, обусловленной диполь-дипольным взаимодействием адсорбированных атомов при температурах 100 К и 300 К.У роботі в межах довгохвильового наближення розвинуто теорію дисперсії поверхневої пружної акустичної хвилі, що розповсюджується на поверхні напівпровідника GaAs (110), яка покрита адсорбованими атомами металу (або молекулами О2).Отримані дисперсійне рівняння та ширина акустичної фононної моди квазірелеєвської хвилі з врахуванням диполь-дипольної взаємодії, взаємодії, пов’язаної з силами дзеркального зображення, прикладеними до поверхні кристала, та взаємодії адатомів з атомами підкладки і з поверхневою акустичною хвилею через деформаційний потенціал.Диполь-дипольна взаємодія адсорбованих атомів металу (або молекул газу) на поверхні напівпровідника GaAs (110) розраховувалась у межах узагальненої моделі напівпровідника Халдейна-Андерсона, яка враховує електростатичну взаємодію адатомів.Проведено числовий розрахунок залежності частоти поверхневої акустичної квазірелеєвської хвилі від хвильового вектора та ширини акустичної фононної моди з врахуванням диполь-дипольної взаємодії адсорбованих молекул О2 на поверхні GaAs (110) при температурах 100 К і 300 К.Показано, що як диполь-дипольна взаємодія адсорбованих молекул О2 на GaAs (110), так і зростання температури від 100 К до 300 К приводить до збільшення ширини поверхневої пружної акустичної моди