Потенциальная энергия электрона в кристалле и модель Кронига и Пенни

Содержание

Слайд 3

Зонная структура энергии электронов в кристалле

Распределение электронов
по энергиям и уровень
Ферми

Зонная структура энергии электронов в кристалле Распределение электронов по энергиям и уровень Ферми

Слайд 5

§5 ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ

§5 ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ

Слайд 8

§6 ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ Зонная диаграмма двойной гетероструктуры

§6 ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ Зонная диаграмма двойной гетероструктуры

Слайд 9

a - одномерная прямоугольная потенциальная яма, U(x) - потенциальная энергия; b -

a - одномерная прямоугольная потенциальная яма, U(x) - потенциальная энергия; b -
прямоугольная потенциальная яма отличается от случая a только большей шириной s.

Слайд 10

Уменьшение толщины слоя материала B приводит к появлению уровней размерного квантования (Ec

Уменьшение толщины слоя материала B приводит к появлению уровней размерного квантования (Ec
и Ev - края зоны проводимости и валентной зоны, соответствено, Ee и Eh - уровни размерного квантования для электронов и дырок). Энергетический спектр определяет спектр излучения структуры и, таким образом, энергия испускаемого при рекомбинации электрона и дырки фотона (E1 и E2 на схемах слева и справа) определяется уже не только ширинами запрещенных зон материалов A и B, но и шириной слоя (потенциальной ямы), поэтому E2 > E1. Примечание. Уровней энергии для дырки в более мелкой потенциальной яме больше, чем для электрона в более глубокой, так как эффективная масса у дырки больше, чем у электрона.

Слайд 11

Схематическое изображение первого в мире полупроводникового лазера (полоскового), работавшего в непрерывном режиме

Схематическое изображение первого в мире полупроводникового лазера (полоскового), работавшего в непрерывном режиме
при комнатной температуре (Алферов, 1970).

Слайд 12

Квантовые ямы- квазидвумерные структуры, нити – квазиодномерные, точки - квазинульмерные

Квантовые ямы- квазидвумерные структуры, нити – квазиодномерные, точки - квазинульмерные

Слайд 13

§7 Квантовые точки

Это гигантская молекула размером порядка 1 нм
Состоит из 103 -

§7 Квантовые точки Это гигантская молекула размером порядка 1 нм Состоит из
105 атомов, созданные на основе обычных неорганических полупроводниковых материалов Si, InP, CdSe
Квантовая точка: почему квазинульмерная?...
«Захватывает» электрон и ограничивает его движение→это энергетическая ловушка нанометрового размера!

Слайд 14

В чем же суть квантовых точек?

искусственные аналоги атомов водорода, гелия и других

В чем же суть квантовых точек? искусственные аналоги атомов водорода, гелия и
элементов+их положительно и отрицательно заряженные ионы
КТ позволяют управлять свойствами квантовых объектов!
Возможность возбуждать в КТ необходимые электронные состояния

Слайд 15

Как выращивают квантовые точки?

Центральный объект- гетеронаноструктуры с квантовыми ямами и квантовыми

Как выращивают квантовые точки? Центральный объект- гетеронаноструктуры с квантовыми ямами и квантовыми
сверхрешетками из таких ям на основе арсенида галлия (GaAs) и его твердых растворов разного состава.
Способы выращивания:
как часть большого полупроводникового кристалла
синтезировать в виде отдельных наночастиц

Изображение квантовых точек InAs в матрице GaAs (вид сверху), полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии

Слайд 16

Наиболее яркие представители КТ:

InGaAs (индий-галлий-арсенидовые) КТ→ «большие» КТ, размер≈50 нм, состоят из≈1

Наиболее яркие представители КТ: InGaAs (индий-галлий-арсенидовые) КТ→ «большие» КТ, размер≈50 нм, состоят
млн. атомов In, Ga, As
CdSe(кадмий-селеновые) КТ→размер ≈несколько нм

Слайд 17

Творцы КТ:

Японские исследователи Я.Аракава и Х.Сакаки в начале 80-х г.г.→указали роль КТ

Творцы КТ: Японские исследователи Я.Аракава и Х.Сакаки в начале 80-х г.г.→указали роль
для улучшения работы полупроводниковых лазеров
1986 год- первые попытки создания полупроводниковых квазинульмерных объектов на основе GaAs учеными из «Texas Instruments» во главе М.А.Ридом методом литографии→они получены КТ ≈250 нм.
В «Bell Laboratories» достигли 30-45 нм.
30-е г.г.- идея самоорганизации КТ, высказанная Странски и Крастановым.
90- г.г.- группа академика Ж.И.Алферова в сотрудничестве с группой профессора Д.Бимберга из Берлина продемонстрировала эффективную работу лазера на InGaAs/GaAs КТ

Слайд 18

Самоорганизация КТ

Метод самоорганизации (метод Странски—Крастанова)→ при некоторых условиях во время осаждения вещества

Самоорганизация КТ Метод самоорганизации (метод Странски—Крастанова)→ при некоторых условиях во время осаждения
на гладкую поверхность могут образовываться островки.

Слайд 19

Изображение КТ PbSe на поверхности слоя PbTe

Изображение поверхности слоя СКТ InAs/ GaAs

Изображение КТ PbSe на поверхности слоя PbTe Изображение поверхности слоя СКТ InAs/ GaAs Самоорганизованный рост
Самоорганизованный рост

Слайд 20

Светлое будущее КТ

⌖инжекционные полупроводниковые лазеры для волоконно-оптических линий связи
⌖использование КТ для оптоэлектронной

Светлое будущее КТ ⌖инжекционные полупроводниковые лазеры для волоконно-оптических линий связи ⌖использование КТ
памяти нового типа или в спинтронике
⌖КТ в роли источников единичных фотонов квантовой криптографии

Схема инжекционного полупроводникового
лазера на СКТ

Слайд 21

Излучение света на квантовых точках

⌖новый вид оптоэлектронных устройств, который может привести к

Излучение света на квантовых точках ⌖новый вид оптоэлектронных устройств, который может привести
созданию качественно новых плоских дисплеев, способных заменить ЖК. Излучение света с 25-ти кратным улучшением излучательной способности!

Поверхность органического светодиода на КТ

Слайд 22

Двойные квантовые точки

Схематическое представление профиля потенциала для электронов ( а ) и

Двойные квантовые точки Схематическое представление профиля потенциала для электронов ( а )
дырок ( b ) вдоль направления роста цепочек QD. Эта конфигурация позволяет селективно создавать/разрушать электрон-дырочные пары (экситоны) в точках a и b . Однако, ширина энергетического барьера между точками (50 Е) такова, что предотвращает одночастичное туннелирование и в то же время допускает важное кулоновское взаимодействие между точками.

Слайд 23

«Физический минимум» на начало XXI века

Макрофизика
Управляемый ядерный синтез.
Высокотемпературная и комнатнотемпературная сверхпроводимость.
Металлический

«Физический минимум» на начало XXI века Макрофизика Управляемый ядерный синтез. Высокотемпературная и
водород. Другие экзотические вещества.
Двумерная электронная жидкость (аномальный эффект Холла и некоторые другие эффекты).
Некоторые вопросы физики твердого тела (гетероструктуры в полупроводниках, переходы металл—диэлектрик, волны зарядовой и спиновой плотности, мезоскопика).
Фазовые переходы второго рода и родственные им. Некоторые примеры таких переходов. Охлаждение (в частности, лазерное) до сверхнизких температур. Бозе-эйнштейновская конденсация в газах.
Физика поверхности. Кластеры.
Жидкие кристаллы. Сегнетоэлектрики.
Фуллерены. Нанотрубки.
Поведение вещества в сверхсильных магнитных полях.
Нелинейная физика. Турбулентность. Солитоны. Хаос. Странные аттракторы.
Разеры, гразеры, сверхмощные лазеры.
Сверхтяжелые элементы. Экзотические ядра.
Квантовые компьютеры.

Слайд 24

Микрофизика
Спектр масс. Кварки и глюоны. Квантовая хромодинамика. Кварк-глюонная плазма.
Единая теория слабого

Микрофизика Спектр масс. Кварки и глюоны. Квантовая хромодинамика. Кварк-глюонная плазма. Единая теория
и электромагнитного взаимодействия. W–+- и Z0-бозоны. Лептоны.
Стандартная модель. Великое объединение. Суперобъединение. Распад протона. Масса нейтрино. Магнитные монополи.
Фундаментальная длина. Взаимодействие частиц при высоких и сверхвысоких энергиях. Коллайдеры.
Несохранение СР-инвариантности.
Нелинейные явления в вакууме и в сверхсильных электромагнитных полях. Фазовые переходы в вакууме.
Струны. М-теория.
Имя файла: Потенциальная-энергия-электрона-в-кристалле-и-модель-Кронига-и-Пенни.pptx
Количество просмотров: 172
Количество скачиваний: 0