Квантові точки, дроти і площини

Одне з промислових застосувань нанотехнологій пов'язане з квантовими точками і площинами.

Квантова площина - це багатошарова твердотіла струк-тура з тонких плівок різних речовин завтовшки в один атом, складених одна на одну. Із-за малої товщини плівок в таких структурах починають проявлятися квантові ефекти, які дуже сильно впливають на поведінку електронів усередині квантової площини, що дозволяє довільним чином міняти физичні і хімічні властивості таких речовин.

Перший етап нового напряму, що відкриває широкі пер-спективы. Квантові точки - це крихітні пірамідки в 50-100 атомів одного матеріалу, розміщених на монокристалі іншого матеріалу.

Рис.2.2 Квантова точка

Піонером в області створення приладів на таких структурах був російський учений, академік Жорес Іванович Алферов, що став в 2002 році Нобелівським лауреатом. Услід за Нобелівською премією Алфе-ров отримав і державну. Його робота ―Фундаментальні ис-следования процесів формування і властивостей гетероструктур з квантовими точками і створення лазерів на їх основі ознаменувала розмір однієї квантової точки складає одиниці-десятки нанометрів. Електронний спектр ідеальної квантової точки відповідає електронному спектру поодинокого атома, хоча реальний квантовий об'єкт при цьому може складатися з сотень тисяч атомів. Саме з цієї причини квантові точки називають також ― штучними атомами.

Зважаючи на малу величину квантової точки, на її основі можна будувати різні напівпровідникові пристрої, що використовують у своїй роботі квантові розмірні ефекти. Лазери нового покоління, грунтовані на гетероструктурах з квантовими точками, прекрасно працюють, підтверджуючи стару істину, що в науці немає непорушних догм. Адже довгий час вважалося, що виростити кристал з шматочками іншого матеріалу усередині без дефектів неможливо. Те, що зробили співробітники лабораторії Ж.И. Алферова, можна сміливо назвати революцією в лазерній фізиці. Якщо раніше вчені, вирощуючи кристали для лазерів, вимушені були повністю управляти процесом, то тепер ситуація інша - потрібна структура росте сама. Вступ

Коли носії заряду і збудження обмежені у всіх трьох вимірах, система називається „квантовою точкою”. Це досить довільно, оскільки, наприклад, кластери, які складаються з кількох атомів необов’язково розглядаються як квантові точки. Хоча кластери менші, ніж довжина хвилі де Бройля, їх властивості критично залежать від точного числа атомів. Великі кластери мають добре визначену решітку і їх властивості вже критично не залежать від точного числа атомів. Для таких систем ми будемо використовувати термін „квантові точки” [1].

У квантовій точці рух електронів обмежений у всіх трьох вимірах і є тільки дискретні -стани у просторі. Кожний індивідуальний стан у просторі може бути представлений точкою. Тільки дискретні рівні енергій є дозволеними, вони показані дельта-піками у розподілі . Як ми можемо бачити, енергетичні зони конвертують у атомоподібні енергетичні стани з силою осцилятору, стиснутою в декілька переходів.

Ця зміна найбільш виражена на краях смуг і впливає на напівпровідники більше, ніж на метали. У напівпровідниках електронні властивості сильно пов’язані з переходами між краями валентної зони та зони провідності. На додаток до дискретності рівнів енергії необхідно також підкреслити наявність певної нульової енергії. У точці, навіть у основному стані, електрони мають енергії більші, ніж електрони у масивному твердому тілі на краю зони провідності [2].

Отже, розкриття даної теми є не лише актуальним, але й сучасним, оскільки застосування квантових точок є досить перспективним у різних галузях техніки.

У розкритті даної теми мені допомогло використання великої кількості літературних джерел.

Дана курсова робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків і списку використаної літератури. В першому розділі описуються квантові точки з погляду наносвіту, в другому розділі мова йде про методи отримання квантових точок, в третьому розділі – оптичні властивості квантових точок, в четвертому розділі – можливості застосування.

Дата добавления: 2014-01-04