герентних тунельних стрибків між сусідніми ямами [12].
Строго кажучи, за визначенням надрешітки товщини шарів a і b повинні істотно перевищувати постійну кристалічної решітки a 0. У цьому випадку для опису електронних станів можна використовувати метод ефективної маси або, в більш широкому сенсі, метод плавних огинають. Тим не менш, корисно в поле зору фізики низьковимірних систем в якості граничного випадку включити «ультратонку» надгратку AmBn, наприклад (GaAs) m (AlAs) n з m, n=2 - 4 і навіть полупроводниковое з'єднання типу (GaAs) 1 (AlAs ) 1, тобто GaAlAs 2.
Аналогічно наведеної вище класифікації гетероструктур за взаємною вибудовування заборонених зон EA g і E В g кожна сверхрешетке належить до одного з трьох типів, відповідно до типу I, II і III. Надрешітки, що складаються з чергуються шарів різних матеріалів, називаються композиційними. Спочатку для створення квантових ям і надграток підбиралися гетеропари з практично однаковими постійними грати, наприклад пара GaAs/AlGaAs. Структури з неузгодженістю постійної грати Дa0/a0, що не перевищує 0.01, називаються узгодженими, або ненапруженими. Удосконалення технології росту дозволило отримати бездислокаційних надрешітки і при помітному розузгодженні постійних решітки. У таких багатошарових структурах, принаймні, один з шарів, A або B, повинен бути досить тонким, щоб узгодження кристалічних граток відбувалося за рахунок внутрішньої напруги, стиснення одного з шарів і, можливо, розтягування іншого. Структури сквантовимі ямами і надрешітки з Дa 0/a 0? 0.01 називаються напруженими. У композиційних спінових надрешітках один або обидва шари A і B містять магнітні домішки або іони. Прикладом служить гетероструктура CdTe/CdMnTe.
Поряд з композиційними сверхрешетке, утвореними періодичною зміною складу, надрешітки можуть створюватися модульованим легуванням донорной та/або акцепторною домішкою. Такі надрешітки, зокрема сверхрешетке n-GaAs/p-GaAs або nipi-структура, називаються легованими [13].
2.2 Електронні підзони у квантових ямах
Розрахунки електронних станів в напівпровідникових наноструктурах, виконувані в методі ефективної маси, виглядають часто як практичні заняття з квантової механіки. Ми почнемо з найпростішої структури з одиночною квантовою ямою A з товщиною a, укладеної між напівнескінченної бар'єрами B. У разі простої зони провідності, ізотропної і параболічної, огинає записується у вигляді:
(4)
Тут z - головна вісь структури, k || - двовимірний хвильовий вектор з компонентами k x і k y , він описує рух електрона в площині інтерфейсів ( x, y), S - площа зразка в цій площині. Залежна від z обвідна ц (z) задовольняє наступному рівнянню Шредінгера:
, (5)
де m A, B - ефективна маса електрона в матеріалі A або B.
При кінцевої висоті бар'єру Ve є два види рішень рівняння (5). Якщо величина позитивна, рішення в межах кожного шару є лінійними комбінаціями двох плоских хвиль і енергетичний спектр в цій області енергій безперервний навіть при фіксованій величині 2D-хвильового вектора k ||. В області енергій з негативними значеннями, яка розглядається в подальшому, всередині ями функція ц (z) є лінійна комбінація плоских хвиль exp (± ikz), а в лівому і правому бар'єрах вона експоненціально спадає як exp (± Кz) відповідно. Тут:
(6)
У цьому випадку виникають розмірно-квантовані електронні стани, які нумеруються дискретним індексом н (н=1, 2, ...) , і для електронів у зоні провідності позначаються складеним індексом eн . Енергетичний спектр цих станів являє собою набір гілок E eнk || , званих подзонами, які зрушені вертикально відносно один одного. Повна енергія електрона складається з енергії розмірного квантування E z =E eн 0 і кінетичної енергії E xyk || =E eнk || - E eн 0 при вільному русі електрона в площині (x , y) [14] < i>.
3 . Оптичні властивості квантових ниток
3.1 Методи виготовлення квантових ниток
Більшість способів виготовлення квантових ниток грунтується на тому, що в системі з двовимірним електронним газом (квантова яма) тим чи іншим способом обмежується рух носіїв заряду в ще одному напрямку. Для цього є декілька способів. Найбільш очевидний з них - це безпосереднє «вирізування» вузької смужки за допомогою літографічної техніки (рис. 20 а).
