знехтуваті. Електрон опісуються суперпозіцією плоских ХВИЛЮ, Поширеними по всьому твердому тілу. На відміну від атомів та молекул, енергетична структура твердого тіла Вже Складається НЕ з дискретних ЕНЕРГЕТИЧНИХ рівнів, а з широких ЕНЕРГЕТИЧНИХ смуг (зон), як показано на рис. 1.1. p> Кожна зона может буті Заповнена Тільки обмеженності числом носіїв заряду. В дуже малих кристалах нанометрового Розмірів (так званні нанокристалах) набліження трансляційної сіметрії та нескінченного розміру кристалу Вже є непрійнятнімі І, таким чином, ці системи не могут опісуватіся такою ж моделлю, яка застосовується для твердого тіла. Ми можемо вважаті, что Дійсно електронна структура нанокристалах винна буті проміжною между дискретності рівнямі Атомної системи та зонною структурою твердого тіла (як це показано на рис. 1.1). Як видно з рис. 1.1, енергетичні Рівні нанокристалах діскретні, їх Густина є більшою, а відстань между ними є Менш, чем для відповідніх рівнів одного атому або малого атомного кластеру. Завдяк дискретності ЕНЕРГЕТИЧНА рівням Такі структурованих назівають квантові точками. Концепцію ЕНЕРГЕТИЧНИХ зон та забороненої Зони всі ще можна використовуват. Найвіщі зайняті Атомні Рівні атомних (або іонніх) груп взаємодіють одні з іншімі, утворюючі валентну зону нанокристалах. Аналогічно найніжчі незайняті Рівні комбінуються, утворюючі валентну зону нанокристалах. Енергетичний проміжок (щіліна) между валентність зоною та зоною провідності Дає Заборонений зону.
В
Рис. 1.1 . Енергетичні Рівні електронів в залежності від числа зв'язаних атомів. br/>
При зв'язуванні Великої кількості атомів діскретні Рівні атомних орбіталей зліваються в енергетичні Зони (тут показань випадок напівпровіднікового матеріалу). Таким чином, Напівпровідникові нанокрісталі (квантові точки) могут розглядатіся як гібрид между малімі молекулами та масивною матеріалом.
Розглянемо металеву квантової крапки. Енергетичне розділення рівнів біля уровня фермі є грубо пропорційне, де - число електронів у квантовій точці. При порядком кількох еВ, та близьким до 10 атом, Заборонена зона металевої квантової точки становится спостережуваного Тільки при Дуже низьких температурах. У випадка напівпровідніковіх квантова точок Заборонена зона є більшою и ее ЕФЕКТ могут спостерігатіся при кімнатній температурі. Залежна від Розмірів флуоресцентних ЕМІСІЯ квантова точок у відімій области спектру є наочним ілюстрацією прісутності залежної від Розмірів Величини забороненої Зони [6].
1.2 Енергетичні Рівні напівпровіднікової квантової точки
В
нижчих детальніше розглянемо нульвімірне тверде Тіло. Оскількі багатая квантова ефектів краще віявляються у напівпровідніках порівняно з металами, Розгляд буде сфокусовано на напівпровідніковому матеріалі. Модель вільного газу електронів НЕ Включає "Природу" твердого тіла. Альо з макроскопічної точки зору будемо розрізняті шпурляли, напівпровіднікі та ізоляторі. Модель газу вільніх електронів й достатньо добро опісує випадок електронів у зоні провідності металів. З Іншого боку, Електрон в ізолюючому матеріалі погано опісуються моделлю вільніх електронів. Для того, щоб розшіріті модель вільніх електронів на Напівпровідникові матеріали Було введено Поняття нового носія заряду - діркі. Если один електрон з валентної Зони збуджується у зону провідності, то "порожній" електронний стан у валентній зоні назівають діркою. Деякі основні Властивості напівпровідніковіх матеріалів могут буті опісані моделлю вільніх електронів и вільніх дірок. Енергетичні смуги для електронів та дірок розділені забороненим зоною (Енергетичною щіліною). Дісперсійні залежності для ЕНЕРГІЇ електронів та дірок у напівпровідніку є параболічнімі у первом набліженні. Ця апроксімація справедлива Тільки для електронів (дірок), что займають Рівні, Які знаходяться На дні Зони провідності та вершіні валентної Зони. Кожна парабола є квазінеперервнім набором Електрон (дірковіх) станів Вздовж даного Напрямки у просторі. Найніжча незайнята смуга ЕНЕРГІЇ та Найвища зайнятості смуга ЕНЕРГІЇ розділені забороненим зоною, як показано на рис. 1.2. Ширина забороненої зона у масивною напівпровідніку может становитися від Частки еВ до декількох еВ [7]. p> Слід очікуваті, что енергетичні дісперсійні співвідношення все ще параболічні у квантовій точці. Альо, оскількі у точці могут існуваті Тільки діскретні енергетичні Рівні, шкірні з орігінальніх параболічніх смуг (характерних для масивною тіла) тут фрагментується в комбінацію точок.
, (1.1)
В
Рис. 1.2. br/>
Вільним носіям у твердому тілі властіва параболічна дісперсійна залежність ~. У напівпровідніку енергетичні смуги для вільніх електронів та дірок розділені Енергетичною щіліною (Заборонений зоною). У масивною напівпровідніку (рис.1.2 Зліва) стани є квазінеперервнімі, шкірних точка в ЕНЕРГЕТИЧНИХ Смуга представляет Індивідуальний стан. У квантовій точці заряди обмежені малим об'ємом. Ця Ситуаці...
