Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Топ:
Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Интересное:
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Дисциплины:
2017-10-07 | 1510 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Квантовые ямы. Этим термином обозначаются системы, в которых имеется размерное квантование движения носителей заряда в одном направлении ( квантовая структура, в которой движение электрона ограничено в одном направлении ).
Квантовая яма - это мезоскопический объект, характеризующийся потенциальной ямой для подвижных носителей заряда – электронов и дырок, которая ограничивает подвижность частиц с трех до двух измерений, тем самым заставляя их двигаться в плоском слое. Квантово-размерные эффекты проявляют себя когда длина ямы становится сравнима с длиной волны де Бройля частиц (обычно электронов или дырок), и приводят к появлению энергетических минизон.
Энергию дна каждой из минизон можно приблизительно оценить с помощью выражения: , где - номер минизоны, - эффективная масса соответствующей квазичастицы, - ширина квантовой ямы.
Рисунок 3. Квантовая яма (квантовая плёнка): дисперсионная зависимость и плотность состояний
Основные физические явления в квантовых ямах: размерное квантование электронного спектра, квантовый эффект Холла (целочисленный и дробный), при специальном приготовлении очень высокая подвижность электронов. Основные методы получения квантовых ям на гетероструктурах: металлоорганическая газовая эпитаксия и молекулярно-пучковая эпитаксия (эпитаксия — метод выращивания кристаллов на поверхности подложки).
Структуры с туннельно-прозрачными барьерами (системы квантовых ям и сверхрешетки). Основные физические явления в таких системах: резонансное туннелирование; формирование минизонного спектра в сверхрешетках ‑ периодических системах, содержащих много квантовых ям, разделенных туннельно-прозрачными барьерами; нелинейные электрические и оптические явления в сверхрешетках. Методы выращивания этих структур те же, что и для квантовых ям.
|
Рассмотрим основную идею размерного квантования на примере электронов, находящихся в очень тонкой металлической или полупроводниковой пленке толщиной а. То обстоятельство, что в обычных условиях носители сосредоточены в пленке и не выходят из нее в окружающую среду, означает, что материал пленки (металл или полупроводник) представляет собой потенциальную яму для электронов глубиной, равной работе выхода W, и шириной а. Согласно законам квантовой механики, энергия электронов в такой яме квантуется, т.е. может принимать лишь некоторые дискретные значения Еn, где n имеет целочисленные значения 1,2,3,…. Эти дискретные значения называют уровнями размерного квантования. Типичные значения работы выхода в большинстве твердых тел имеют величину W = 4-5 эВ, на несколько порядков превышающую характерную тепловую энергию носителей kТ, равную при комнатной температуре 0.026 эВ. Поэтому потенциальную яму можно считать бесконечно глубокой (рис.1 а). Если пленка занимает область 0<z<а, то в этом случае энергетические уровни квантовых состояний выглядят следующим образом:
(1)
где m- эффективная масса электрона. Другим необходимым условием, позволяющим считать яму бесконечно глубокой, является малость значений Еn, по сравнению с ее действительной глубиной W. Это условие, которое для нижних уровней можно записать в виде , при соответствует толщинам пленки порядка нескольких межатомных расстояний. Во всех реальных структурах это условие соблюдается.
Для свободной частицы с эффективной массой, движение которой в кристалле в направлении ограничено непроницаемыми барьерами (т.е. барьерами с бесконечной потенциальной энергией), разрешенные значения волновых векторов блоховских волн имеют вид:
(1)
а энергия основного состояния по сравнению с состоянием без ограничения возрастает на величину
|
(2)
Это увеличение энергии называется энергией размерного квантования частицы. Энергия размерного квантования является следствием принципа неопределенности в квантовой механике. Соответствующее увеличение кинетической энергии частицы дается тогда выражением (2). Поэтому данный эффект часто называют квантовым размерным эффектом.
Кроме увеличения минимальной энергии частицы квантовый размерный эффект приводит также к квантованию энергий ее возбужденных состояний. Так для бесконечного одномерного потенциала «прямоугольной ямы» энергии возбужденных состояний выражаются как где .
|
|
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!