Перспективы применения наноматериалов в космической технике. Новиков Л.С - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

Физические основы нанотехнологий
17
♦ 1D-объекты – нановолокна, нанотрубки и т.п.;
♦ 0D-объекты – наночастицы, нанокристаллы, квантовые точки.
Здесь в числе 1D- и 0D-объектов указаны играющие очень важ-
ную роль в нанотехнологии нанотрубки и квантовые точки, о ко-
торых подробнее будет рассказано ниже.
Приведенную классификацию часто распространяют также на
материалы, состоящие из объектов соответствующих групп.
Квантовые эффекты проявляются, как уже указывалось, если
размеры объекта
становятся сопоставимыми с длиной волны де
Бройля частиц, движущихся внутри объекта. Для электронов,
движущихся в кристаллической структуре, длина волны де
Бройля λ определяется выражением:
,
*
2*
hh
mv
mE
λ= =
где h = 6,625⋅10
−34
Дж⋅с – постоянная Планка; m*, v, E – эффек-
тивная масса, скорость и кинетическая энергия электрона соот-
ветственно.
Путем введения эффективной массы m* учитывается влияние
атомов кристаллической структуры на движение электрона. В
металлах эффективная масса электрона мало отличается от его
массы покоя (m* ≈ m
0
= 9,1⋅10
−31
кг), но в полупроводниках этот
параметр может изменяться в достаточно широких пределах
(например, для Si m∗ = 0,92m
0
, а для GaAs m* = 0,07m
0
).
Помимо эффективной массы, электроны, движущиеся в метал-
лах и в полупроводниках, существенно отличаются по энергии.
Для металлов электронный газ является вырожденным при тем-
пературах ниже температуры плавления, и в переносе заряда
участвуют только электроны с энергиями, близкими к уровню
Ферми (E ≈ 5 эВ). Для полупроводников при комнатной темпе-
ратуре E
≈ 0,026 эВ.
В результате для металлов получим λ ≈ 0,55 нм, т.е. значение,
близкое к постоянной кристаллической решетки. Поэтому в слу-
чае металлов квантоворазмерные эффекты могут проявляться
лишь для чрезвычайно малых объектов. Для полупроводников же 
                              Физические основы нанотехнологий

  ♦  1D-объекты – нановолокна, нанотрубки и т.п.;
  ♦ 0D-объекты – наночастицы, нанокристаллы, квантовые точки.
Здесь в числе 1D- и 0D-объектов указаны играющие очень важ-
ную роль в нанотехнологии нанотрубки и квантовые точки, о ко-
торых подробнее будет рассказано ниже.
  Приведенную классификацию часто распространяют также на
материалы, состоящие из объектов соответствующих групп.
  Квантовые эффекты проявляются, как уже указывалось, если
размеры объекта становятся сопоставимыми с длиной волны де
Бройля частиц, движущихся внутри объекта. Для электронов,
движущихся в кристаллической структуре, длина волны де
Бройля λ определяется выражением:
                            h       h
                      λ=       =            ,
                           m*v     2m * E
где h = 6,625⋅10−34 Дж⋅с – постоянная Планка; m*, v, E – эффек-
тивная масса, скорость и кинетическая энергия электрона соот-
ветственно.
   Путем введения эффективной массы m* учитывается влияние
атомов кристаллической структуры на движение электрона. В
металлах эффективная масса электрона мало отличается от его
массы покоя (m* ≈ m0 = 9,1⋅10−31 кг), но в полупроводниках этот
параметр может изменяться в достаточно широких пределах
(например, для Si m∗ = 0,92m0, а для GaAs m* = 0,07m0).
   Помимо эффективной массы, электроны, движущиеся в метал-
лах и в полупроводниках, существенно отличаются по энергии.
Для металлов электронный газ является вырожденным при тем-
пературах ниже температуры плавления, и в переносе заряда
участвуют только электроны с энергиями, близкими к уровню
Ферми (E ≈ 5 эВ). Для полупроводников при комнатной темпе-
ратуре E ≈ 0,026 эВ.
   В результате для металлов получим λ ≈ 0,55 нм, т.е. значение,
близкое к постоянной кристаллической решетки. Поэтому в слу-
чае металлов квантоворазмерные эффекты могут проявляться
лишь для чрезвычайно малых объектов. Для полупроводников же

                                                             17

Страницы