Квантові ями . Квантовий дріт, нитки. Квантові точки. Надгратки

Зміст

Вступ. …………………………………………………………… 2

Розділ 1. Квантові ями

1.1 Технологія виготовлення квантових ям …………………..3

1.2 Особливості енергетичний рівнів………………………… 5

1.3 Застосування квантових наноструктур в електроніці ……5

Розділ 2. Квантовий дріт, нитки

2.1 Квантовий дріт ……………………………………………...8

2.2 Особливості квантових дротів ……………………………..8

2.3 Квантові нитки. Виготовлення квантових ниток ………..10

Розділ 3. Квантові точки

3.1 Технологія виготовлення квантових точок ……………...10

3.2 Особливості квантових точок …………………………….11

Розділ 4. Надгратки

4.1 Види надграток …………………………………………….12

4.2 Фізичні властивості надграток …………………………...12

4.3 Технологія виготовлення надграток ……...……………...13

4.4 Енергетична структура напівпровідникових надграток ..16

4.5 Застосування надграток в електроніці …………………...17

Висновок ………………………………………………………19

Список літератури …………………………………………...20

Вступ

У першій половині 50-х років XX ст перед Фізико-технічним інститутом ім. А.Ф. Іоффе було поставлено завдання створити вітчизняні напівпровідникові прилади для впровадження у вітчизняну промисловість. Перед лабораторією стояло завдання: отримання монокристалів чистого германію і створення на його основі площинних діодів і тріодів. За участю Алфьорова Жореса Івановича були розроблені перші вітчизняні транзистори і силові германієві прилади. Відкриття Ж.І. Алфьоровим ідеальних гетеропереходів і нових фізичних явищ - «суперінжекціі», електронного та оптичного обмеження в гетероструктурах - дозволило також кардинально поліпшити параметри більшості відомих напівпровідникових приладів і створити принципово нові, особливо перспективні для застосування в оптичній і квантової електроніки.

На початку 90-х років одним з основних напрямів робіт, що проводяться під керівництвом Ж.І. Алфьорова, стає отримання і дослідження властивостей наноструктур зниженої розмірності: квантових дротів і квантових точок.

У 1993-1994 роках вперше в світі реалізуються гетеролазери на основі структур з квантовими точками - «штучними атомами». У 1995 році Ж.І. Алфьоров зі своїми співробітниками вперше демонструє інжекційні гетеролазер на квантових точках, що працює в безперервному режимі при кімнатній температурі. Принципово важливим стало розширення спектрального діапазону лазерів з використанням квантових точок на підкладках GaAs. Таким чином, дослідження Ж.І. Алфьорова заклали основи принципово нової електроніки на основі гетероструктур з дуже широким діапазоном застосування, відомої сьогодні як "зонна інженерія».

Розділ 1 . Квантові ями

1.1 Технологія виготовлення квантових ям

Найпростіша квантова структура, в якій рух електрона обмежена в одному напрямку, - це тонка плівка або просто досить тонкий шар напівпровідника. Саме на тонких плівках металу вісмуту і напівпровідника InSb вперше спостерігалися ефекти розмірного квантування [2]. В даний час квантові структури виготовляють інакше. Розглянемо структуру енергетичного спектру напівпровідників. Цей спектр складається з дозволених і заборонених енергетичних зон, які сформовані з дискретних рівнів атомів, що утворюють кристал. Найвища енергетична зона називається зоною провідності. Нижче зони провідності розташована валентна зона, а між ними лежить заборонена зона енергій. В одних напівпровідників заборонені зони широкі, а в інших більш вузькі. Що станеться, якщо привести в контакт два напівпровідника з різними забороненими зонами (межа таких напівпровідників називається гетероструктурою). На рис. 1 зображена кордон вузькозонних і широкозонного напівпровідників. Для електронів, що рухаються в вузькозонних напівпровідників і мають енергію менше , Кордон буде грати роль потенційного бар'єру. Два гетеропереходи обмежують рух електрона з двох сторін і як би утворюють потенційну яму.

Таким способом і створюють квантові ями, поміщаючи тонкий шар напівпровідника з вузькою забороненою зоною між двома шарами матеріалу з ширшою забороненою зоною. У результаті електрон виявляється замкненим в одному напрямку, що і призводить до квантування енергії поперечного руху. У той же час у двох інших напрямках рух електронів буде вільним, тому можна сказати, що електронний газ у квантовій ямі стає двовимірним. Таким же чином можна приготувати і структуру, що містить квантовий бар'єр, для чого слід помістити тонкий шар напівпровідника з широкою забороненою зоною між двома напівпровідниками з вузькою забороненою зоною.

Електрон з енергією менше (рівень показаний червоним кольором) може знаходитися тільки праворуч від межі.

Коли рух електрона відбувається в обмеженій області, його енергія має строго визначені, дискретні значення. Кажуть, що спектр енергій квантований.

Рис. 1 Енергетичні зони на межі двох напівпровідників - гетероструктурі. і - межі зони провідності і валентної зони, E_g - ширина забороненої зони.

У квантовій механіці електрон не бігає в обмеженій області, як класична частинка. Якщо він замкнаний в атомі, молекулі або будь-якої потенційної ямі, то хвильова функція представляє собою стоячу хвилю. Якщо мова йде про прямокутну потенційну яму, яка зображена на рис. 2, то за своєю формою хвиля буде тако

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать