ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития физики твердого тела характеризуется
тем, что основными объектами исследования все в большей степени
становятся не массивные полупроводниковые кристаллы, а тонкие
пленки, многослойные тонкопленочные структуры, проводящие нити и
кристаллиты. Малые размеры этих структур в каком либо направлении
a, сравнимые с волной де Бройля
( )
λ≥
a
, согласно законам квантовой
механики приводят к изменению энергетического спектра носителей за-
ряда. Спектр становится дискретным для движения вдоль оси, по кото-
рой движение ограничено. Наличие этого «размерного» квантования
при определенных условиях может существенным образом повлиять на
физические свойства рассматриваемых квантово-размерных структур,
приводя к целой совокупности уникальных свойств отличных от
свойств монокристаллических полупроводников [1].
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КВАНТОВО
РАЗМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ
К основным квантово размерным структурам относятся структуры с
двумерным электронным газом – эпитаксиальные пленки, МДП-струк-
туры, гетероструктуры и т.д.; структуры с одномерным газом – кванто-
вые нити или проволоки; структуры с нульмерным газом – квантовые
точки, ящики, кристаллиты.
1.1. Условия наблюдения квантовых размерных эффектов
Для того чтобы размерное квантование проявилось в квантово-раз-
мерных структурах, необходимо выполнение несколько условий. Во-
первых, расстояние между дискретными уровнями энергии
n
E
размер-
ного квантования должно превышать тепловую энергию носителей за-
ряда. Для невырожденного электронного газа эта величина порядка kT,
для вырожденного она характеризуется энергией Ферми ζ:
ς> >−
+
,kTEE
n1n
. (1.1)
Во-вторых, уширение уровней энергии за счет рассеяния не должно
превышать расстояния между уровнями. В силу соотношения неопреде-
ленности энергии это условие можно представить в виде
µ
=
τ
> >−
+
*m
e
EE
n1n
, (1.2)
где τ - время релаксации импульса, близкое по величине к времени сво-
бодного пробега носителей заряда, m* – эффективная масса, µ - подвиж-
3
