і призводить до збільшення ширини квантової дроту, тим самим стимулюючи заповнення більшого числа підзон розмірного квантування. При цьому залежність G (V g ) має яскраво виражений ступінчастий характер, так як кондактанс квантової дроту змінюється стрибком щоразу, коли рівень Фермі співпадає з однією з підзон розмірного квантування:
,
де N-число заповнених підзон розмірного квантування, що відповідає номеру верхньої заповненої одновимірної підзони квантовий дроту. br/>В
Рис. 4 - Схема розщепленого затвора (при напрузі U g ), яка використовується для отримання модульованих квантових дротів всередині квантових ям
Видимий величина сходинок квантованной провідності, як правило, дещо менше, ніж (рис. 4, б), що може бути результатом впливу спінової поляризації носіїв в нульовому магнітному полі або порушення когерентності з причини як електрон-електронної взаємодії, так і розсіяння на домішкових центрах. Залишкові домішки, розподілені вздовж кордонів квантової дроту, є основою при створенні внутрішніх бар'єрів, які модулюють характеристики одновимірного транспорту. Потужність подібних бар'єрів регулюється шляхом зміни напруги на затворі, керуючого шириною квантової дроту, і особливо-за допомогою додаткових "пальчикових" затворів (Рис. 4, а), що застосовуються для застосування квантових точок між двома сусідніми бар'єрами. p> Напруга U g 1 і U g 2 прикладаються до "пальчикових" затворам, призначеним для реалізації квантових точок, б-Квантованная провідність G (U g ), виявлена при T = 77 K для вузького одновимірного каналу в самовпорядкування кремнієвої квантовій ямі p-типу. Положення рівня Фермі відповідає заповненню одновимірних підзон важких дірок
2.3 Квантові нитки. Виготовлення квантових ниток
Технологи розробили кілька способів отримання квантових ниток. Цю структуру можна сформувати, наприклад, на межі розділу двох напівпровідників, де знаходиться двовимірний електронний газ. Це можна зробити, якщо нанести додаткові бар'єри, які обмежують рух електронів ще в одному або двох напрямках. Квантові нитки формуються в нижній точці V-подібної канавки, утвореної на напівпровідниковій підкладці. Якщо в основу цієї канавки осадити напівпровідник з меншою шириною забороненої зони, то електрони цього напівпровідника будуть замкнені в двох напрямках.
Глава 3. Квантові точки
3.1 Технологія виготовлення квантових точок
Технологи розробили кілька способів отримання квантових точок. Цю структуру можна сформувати також як і квантові нитки, на кордоні розділу двох напівпровідників, де знаходиться двовимірний електронний газ, або нанести додаткові бар'єри, які обмежують рух електронів ще в одному або двох напрямках.
На рис. 5 показані квантові точки, створені на межі розділу арсеніду галію і арсеніду алюмінію-галію. У процесі росту в напівпровідник AlGaAs були введені додаткові домішкові атоми. Електрони з цих атомів йдуть в напівпровідник GaAs, тобто в область з меншою енергією. Але вони не можуть піти дуже далеко, так як притягуються до покинутим ними атомам домішки, що отримали позитивний заряд. Практично всі електрони зосереджуються у самої гетерограніцамі з боку GaAs і утворюють двовимірний газ. Процес формування квантових точок починається з нанесення на поверхню AlGaAs ряду масок, кожна з яких має форму кола. Після цього проводиться глибоке травлення, при якому видаляється весь шар AlGaAs і частково шар GaAs (це видно на рис. 5). br/>В
Рис. 5 - Квантові точки, сформовані в двовимірному електронному газі на кордоні двох напівпровідників
У результаті електрони виявляються замкнутими в утворилися циліндрах (на рис. 5 область, де знаходяться електрони, пофарбована в червоний колір). Діаметри циліндрів мають порядок 500 нм. p> 3.2 Особливість квантових точок
У квантовій точці рух обмежено в трьох напрямках і енергетичний спектр повністю дискретний, як в атомі. Тому квантові точки називають ще штучними атомами, хоча кожна така точка складається з тисяч або навіть сотень тисяч справжніх атомів. Розміри квантових точок (можна говорити також про квантових ящиках) порядку декількох нанометрів. Подібно справжньому атому, квантова точка може містити один або кілька вільних електронів. Якщо один електрон, то це як би штучний атом водню, якщо два - атом гелію і т.д.
Крім простого нанесення малюнка на поверхню напівпровідника і травлення для створення квантових точок можна використовувати природну властивість матеріалу утворювати маленькі острівці в процесі росту. Такі острівці можуть, наприклад, мимовільно утворитися на поверхні зростаючого кристалічного шару.
Останнім час у багатьох лабораторіях світу ведуться роботи зі створення лазерів на квантових точках.
Глава 4. Сверхреш...
