ДИПЛОМНА РОБОТА
Дослідження квантово-розмірних структур
Введення
квантовий гетероструктура нитка
Наноелектроніка-галузь науки і техніки, пов'язана з розробкою архітектур і технологій виробництва функціональних пристроїв електроніки з топологічними розмірами елементів, що не перевищують 100 нм, а також з вивченням фізичних основ функціонування таких пристроїв.
Для створення наноелектронних приладів і пристроїв, побудованих на ефектах розмірного квантування, в даний час використовуються досить добре розроблені в рамках технології мікроелектроніки процеси, такі як молекулярно-променева епітаксії, осадження з газової фази, а так само в саме останнім часом іонний синтез. При цьому у всіх зазначених напрямках розглядаються процеси самоорганізації з формуванням нанорозмірних елементів, включаючи просторово впорядковані. Цей напрямок представляється одним їх найбільш перспективних, однак ступінь розробки, як технологічних підходів, так і теоретичного розуміння для конкретних умов є в даний час недостатньою.
Технологія наноелектроніки включає засоби і методи не тільки раніше невідомі для мікроелектроніки, наприклад, використання нанотрубок і фулеренів, але в деяких випадках залучає нові методичні розробки, службовці як для вимірювання та аналізу параметрів наноструктурних об'єктів, так, власне , і засобом для їх створення. Найбільш яскравим прикладом у цьому напрямку можуть служити різні гілки зондової мікроскопії (тунельна мікроскопія та атомно-силова мікроскопія), за допомогою яких об'єкти наноелектроніки можуть, як досліджуватися, так і створюватися.
Інтерес до створення структур з розмірами елементів в області нанометрів і великою щільністю таких елементів виявилися в 90-х роках минулого століття в зв'язку з виявленням в таких системах квантово-розмірних ефектів, які до теперішнього часу дозволяють розділити ці структури на такі типи:
квантові точки (КТ) - структури, у яких у всіх трьох напрямках розміри становлять кілька міжатомних відстаней (залежно від масштабу розгляду структура вважається нульмерние або тривимірної);
квантові дроту (КП) - структури, у яких в двох напрямках розміри становлять кілька міжатомних відстаней, а в третьому напрямі являють собою макроскопічну величину;
квантові ями - структури, у яких в одному напрямку розмір становить кілька міжатомних відстаней, а в двох інших напрямках являє собою макроскопічну величину.
Зусилля розробників останнім часом полягають у створенні систем з квантовими точками, які є граничним випадком систем зі зниженими размерностями («нульмерние» системи). Практична спрямованість дослідження властивостей КТ зосереджена головним чином на вивченні їх оптичних властивостей, які визначаються низкою переваг таких об'єктів порівняно з двовимірними квантовими об'єктами.
1. Квантово-розмірні структури
.1 Методи дослідження квантово-розмірних структур
Для дослідження квантово-розмірних структур застосовується ряд методів:
Сканирующая тунельна мікроскопія (ВТМ);
Атомно-силова мікроскопія (ACM);
трансмісійний електронний мікроскоп (ПЕМ);
сверхвисоковакуумних відбивна електронна мікроскопія (СВВ ОЕМ).
В основі методу CTM лежить ефект квантового тунелювання, тобто переносу електронів крізь потенційний бар'єр між двома провідними поверхнями, розділеними вакуумним або діелектричним зазором шириною в декілька нанометрів. Сканування звичайно виробляється двох режимах: або режимі постійного струму, або в режимі постійного рівня кантільовери. У першому випадку передбачається, що постійний струм відповідає постійному зазору між поверхнею і кантільовери, і при скануванні знімається положення кантільовери, що фактично відповідає рельєфу поверхні. У другому випадку знімаються струмові залежності.
Метод АСМ заснований на використанні сил взаємодії кантільовери і поверхні зразка. Природа цих сил може бути різна: взаємодія електронних оболонок атомів, електростатична, магнітна і т.д. Режими руху кантільовери аналогічні СТМ, тільки замість сили струму використовується сили взаємодії кантільовери і поверхні.
При дослідженні методом ПЕМ отримують картини дифракції електронів на досліджуваному зразку з малим кутами розсіювання (~ 1 °). Контрастні, придатні для аналізу картини формуються при направленні пучка поблизу кристалографічних напрямк...
