Основы нанофизики. Моисеев С.Г - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

8
ного направления движение носителей заряда ограничено очень малой об-
ластью, сравнимой по размерам с дебройлевской длиной волны носителей
и характеризуемой обычно десятками нанометров, энергетический спектр
носителей заметно меняется и становится частично или полностью дис-
кретным. Подобное изменение спектра за счет размерного квантования
приводит к существенному изменению всех электронных свойств системы
по сравнению с массивным образцом того же материала: изменяются оп-
тические характеристики гетероструктур, удельное сопротивление, посто-
янная Холла, магнетосопротивление, возникают особенности туннельных
характеристик пленок и др.
Чтобы описанное выше квантование энергетического спектра могло
проявляться в каких-либо наблюдаемых эффектах, расстояние между
энергетическими уровнями
nn
EE
1
должно быть достаточно велико.
В первую очередь оно должно значительно превосходить тепловую энер-
гию носителей:
kTEE
nn

)(
1
. (1.8)
В противном случае практически одинаковая заселенность соседних уров-
ней и частые переходы носителей между ними делают квантовые эффекты
ненаблюдаемыми.
Если электронный газ вырожден и характеризуется энергией Ферми,
то желательно также выполнение условия
Fnn
EEE
)(
1
. (1.9)
Условие (1.8) при этом выполняется автоматически, поскольку для выро-
жденного газа
F
EkT
. При невыполнении указанного условия запол-
нено много квантовых уровней и квантовые размерные эффекты, будучи в
принципе наблюдаемыми, имеют весьма малую относительную величину.
Другие требования для наблюдения квантовых размерных эффектов
обусловлены тем, что в реальных структурах носители всегда испытывают
рассеяние на примесях, фононах и др. Интенсивность рассеяния обычно
характеризуется временем релаксации
импульса, связанным прямой про-
порциональностью с другой важной характеристикой носителей – их под-
вижностью. Величина представляет собой среднее время жизни в состоя-
нии с фиксированными квантовыми числами (например, n, р
х
, р
у
для дву-
мерного электронного газа). В силу соотношения неопределенности Гей-
зенберга конечное значение влечет за собой неопределенность в энергии
данного состояния. Очевидно, что говорить о наличии в системе отдель-
ных дискретных уровней можно лишь в случае, когда расстояние между

Страницы