Зміст
Завдання
Введення. Квантово-розмірні структури
1. Принцип розмірного квантування
2. Умови спостереження квантових розмірних ефектів
3. Структури з двовимірним електронним газом
4. Структури з одновимірним електронним газом (квантові нитки)
5. Застосування квантово-розмірних структур у приладах мікро - та наноелектроніки
5.1 Лазери з квантовими ямами і точками
5.2 Лавинні фотодіоди
5.3 Резонансні тунельні діоди
5.4 Фотоприймачі на квантових ямах
Висновок
Список використаної літератури
Завдання
принципи та умови спостереження квантово-розмірного квантування;
квантово-розмірні структури в приладах мікро - і наноелектроніці.
Введення. Квантово-розмірні структури
Останні три десятиліття розвитку фізики твердого тіла характеризуються тим, що основними об'єктами дослідження все більшою мірою стають не масивні кристали, а тонкі плівки, багатошарові тонкоплівкові системи, які проводять нитки і кристаліти малого розміру.
Та обставина, що квантово-розмірні структури перебувають у центрі уваги саме зараз, викликано інтенсивним розвитком в останні роки технології виготовлення напівпровідникових структур - молекулярно-променевої епітаксії (являє собою вдосконалену різновид методики термічного напилення в умовах надвисокого вакууму ), нанолітографії (метод отримання одне - і нуль-мірних структур, що дозволяє вирізати області, обмежені по одному або двох напрямках, використовуючи як вихідного об'єкта структуру з двовимірним електронним газом) відкриттям явища самоорганізації наноструктур (методи отримання з використанням ефектів спонтанного освіти наноструктур ). Це дає можливість створення такого роду структур будь-якого профілю з точністю до одного атомного шару. Весь комплекс явищ, зазвичай розуміється під словами електронні властивості низькорозмірних електронних систем raquo ;, і численні нові типи електронних приладів, що використовують ці властивості, - все це має в основі одне фундаментальне фізичний факт: зміна енергетичного спектра електронів і дірок в структурах з дуже малими розмірами. У таких системах істотно змінюється більшість електронних властивостей - виникає велике число нових, так званих розмірних ефектів.
Найбільш кардинальною перебудовою властивостей відрізняються квантові розмірні структури, в яких вільні носії заряду локалізовані в одному, двох або у всіх трьох координатних напрямках в області з розмірами порядку дебройлевской довжини хвилі носіїв. При цьому набувають чинності закони квантової механіки, і відбувається зміна найбільш фундаментальною характеристики електронної системи - її енергетичного спектра. Спектр стає дискретним уздовж координати, по якій обмежено рух. Якщо рух обмежено вздовж одного або двох напрямків, то під впливом зовнішніх полів і взаємодій з центрами розсіювання (фонони, домішки) можуть змінюватися вже не три, а лише дві або тільки одна з компонент імпульсу електронів і дірок, в результаті чого носії поводяться як двовимірний або одновимірний газ.
Квантові структури, в яких рух носіїв обмежена у всіх трьох напрямках, нагадують штучні атоми. Тут енергетичний спектр є чисто дискретним. Квантово-розмірні структури володіють цілою сукупністю унікальних властивостей, дуже далеких від тих, які можна спостерігати в системі звичайних, тривимірних електронів і дірок.
Такі структури можуть служити основою для створення нових типів напівпровідникових приладів, в першу чергу для опто - та наноелектроніки.
квантова розмірна структура наноелектронних
1. Принцип розмірного квантування
Розглянемо основну ідею розмірного квантування на прикладі електронів, що знаходяться в дуже тонкій металевій або напівпровідниковій плівці товщиною а . Та обставина, що в звичайних умовах носії зосереджені в плівці і не виходять з неї в навколишнє середовище, означає, що матеріал плівки (метал або напівпровідник) являє собою потенційну яму для електронів глибиною, рівній роботі виходу W , і шириною а . Згідно законам квантової механіки, енергія електронів в такій ямі квантів, тобто може приймати лише деякі дискретні значення ЕN, де n має цілочисельні значення 1,2,3, .... Ці дискретні значення називають рівнями розмірного квантування.
Типові значення роботи виходу в бі...
