Реферат Квантово-размерный эффект. Учебная работа № 186854

Учебная работа № 186854. Реферат Квантово-размерный эффект

Выдержка из похожей работы

…….

Квантово-размерные структуры и наноэлектронные приборы

…..нике.
 
Введение.
Квантово-размерные структуры
Последние три десятилетия развития физики твердого тела
характеризуются тем, что основными объектами исследования все в большей степени
становятся не массивные кристаллы, а тонкие пленки, многослойные тонкопленочные
системы, проводящие нити и кристаллиты малого размера.
То обстоятельство, что квантово-размерные структуры находятся
в центре внимания именно сейчас, вызвано интенсивным развитием в последние годы
технологии изготовления полупроводниковых структур – молекулярно-лучевой
эпитаксии (представляет собой усовершенствованную разновидность методики
термического напыления в условиях сверхвысокого вакуума), нанолитографии (метод
получения одно – и нуль-мерных структур, позволяющий вырезать области,
ограниченные по одному или двум направлениям, используя в качестве исходного
объекта структуру с двумерным электронным газом), открытием явления
самоорганизации наноструктур (методы получения с использованием эффектов
спонтанного образования наноструктур). Это дает возможность создания такого
рода структур любого профиля с точностью до одного атомного слоя. Весь комплекс
явлений, обычно понимаемый под словами “электронные свойства
низкоразмерных электронных систем”, и многочисленные новые типы
электронных приборов, использующих эти свойства, – все это имеет в основе один
фундаментальный физический факт: изменение энергетического спектра электронов и
дырок в структурах с очень малыми размерами. В таких системах существенно
меняется большинство электронных свойств – возникает большое число новых, так
называемых размерных эффектов.
Наиболее кардинальной перестройкой свойств отличаются
квантовые размерные структуры, в которых свободные носители заряда локализованы
в одном, двух или во всех трех координатных направлениях в области с размерами
порядка дебройлевской длины волны носителей. При этом вступают в силу законы
квантовой механики, и происходит изменение наиболее фундаментальной
характеристики электронной системы – ее энергетического спектра. Спектр
становится дискретным вдоль координаты, по которой ограничено движение. Если
движение ограничено вдоль одного или двух направлений, то под влиянием внешних
полей и взаимодействий с центрами рассеяния (фононы, примеси) могут меняться
уже не три, а лишь две или только одна из компонент импульса электронов и
дырок, в результате чего носители ведут себя как двумерный или одномерный газ.
Квантовые структуры, в которых движение носителей ограничено
во всех трех направлениях, напоминают искусственные атомы. Здесь энергетический
спектр является чисто дискретным. Квантово-размерные структуры обладают целой
совокупностью уникальных свойств, весьма далеких от тех, какие можно наблюдать
в системе обычных, трехмерных электронов и дырок.
Такие структуры могут служить основой для создания новых
типов полупроводниковых приборов, в первую очередь для опто – и
наноэлектроники.
квантовая размерная структура наноэлектронный
1. Принцип
размерного квантования
Рассмотрим основную идею размерного квантования на примере
электронов, находящихся в очень тонкой металлической или полупроводниковой
пленке толщиной а. То обстоятельство, что в обычных условиях носители
сосредоточены в пленке и не выходят из нее в окружающую среду, означает, что
материал пленки (металл или полупроводник) представляет собой потенциальную яму
для электронов глубиной, равной работе выхода W, и шириной а.
Согласно законам квантовой механики, энергия электронов в такой яме квантуется,
то есть может принимать лишь некоторые дискретные значения Еn, где n имеет
целочисленные значения 1,2,3,…. Эти дискретные значения на…