Строение и свойства вещества. Изд. 2-е, переработанное. Розман Г.А. - 263 стр.

                          17. Квантовые ямы, нити, точки
              При переходе к микроскопичес-
       ким полупроводниковым структурам
       – нанокристаллам (размеры кристал-
       лов порядка нескольких нанометров =
       10-9 м, отсюда и название – нанокрис-
       таллы) принципиально изменяются
       свойства электронного газа. Электро-
       ны проявляют квантовые свойства,
       проявляется их корпускулярно-волно-
       вой дуализм. На использовании кван-
       товых свойств носителей заряда в по-
       лупроводниках возникло новое на-
       правление в физике твердого тела – на-
                                                              Рис. 17.1.
       ноэлектроника.
              В основе физики наноэлектроники лежат представления о квантовых нитях, ямах,
       точках (последние имеют и второе название –искусственные атомы). На рис.17.1 пред-
       ставлена схема двух гетеропереходов. Электроны с энергией меньшей E1 оказываются
       в потенциальной яме – это и есть модель квантовой ямы. Электроны оказываются за-
       пертыми в одном направлении. И согласно выводам квантовой механики энергетичес-
       кие состояния их оказываются дискретными. В то же время в двух других направлени-
       ях (перпендикулярно чертежу и вверх) движение будет свободным. Именно поэтому
       электронный газ называется двумерным.
              Если на поверхности кристалла при выращивании возникают островки атомов,
       то в этом “наросте” электроны оказываются уже запертыми в трех измерениях. Такое
       образование получило название “квантовой точки” или искусственного атома. Одна-
       ко нужно иметь в виду, что каждая такая “квантовая точка” содержит сотни атомов.
              Если в двумерном электронном газе создать дополнительный барьер, то элект-
       роны смогут перемещаться лишь в одном направлении. Мы получаем то, что названо
       “квантовой нитью”.
              На рис. 17.1 показано, как “работает” квантовая яма в качестве лазера. В главе 3
       §9 был рассмотрен туннельный диод, который стал первым реальным устройством, ис-
       пользующим квантовую яму (Эсаки, 1958 г.). На свойства двумерного электронного
       газа возникает и квантовый эффект Холла (глава 4, §14).
              В нанокристаллическом состоянии принципиально изменяются и свойства ве-
       щества. Так у металлов обнаружены полупроводниковые свойства, нанотрубки (про-
       тяженные в одном направлении) углерода могут быть одновременно и проводниками
       и полупроводниками.
              Благодаря наноэлекронике создаются сверхминиатюрные сверхбыстродейству-
       ющие системы обработки информации. В 2000 году Нобелевская премия по физике
       была присуждена ученым (в том числе академику РАН Ж. Алферову), внесшим фунда-
       ментальный вклад в развитие наноэлектроники. Наноэлектроника имеет большое бу-
       дущее – она будет основой информационных систем XXI века. Показательно, что Орга-
       низация Объединенных Наций (ООН) включила нанотехнологию в список наиболее
       перспективных технологий в наступающем веке.




                                                                                         279




PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com