Енергетична діаграма одновимірної надґратки, конспект лекції, 2dip.

22.08.2015

Енергетична діаграма одновимірної надґратки

Напівпровідникові квантово-розмірні структури на основі гетеропереходів прийнято розрізняти за кількістю напрямків, уздовж яких відбувається обмеження руху носіїв заряду (електронів або дірок). Якщо їх рух обмежений уздовж одного з напрямків, наприклад, уздовж осі х1, то ми маємо справу з так званою квантовою ямою. Для гетеропереходів 1-го типу така структура зображена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Енергетична діаграма структури з одиночною квантовою ямою. ne,h1 = 1,2. — квантові числа нумерующие рівні розмірного квантування електронів і дірок. Заштриховані області відповідають областям неперервних енергій.

Енергетичний спектр носіїв заряду в цьому випадку являє собою двовимірні підзони:

де — енергія розмірного квантування.

Якщо рух носіїв заряду обмежена уздовж двох напрямів, наприклад, вздовж осей х1 і х2, то ми маємо справу з квантовими дротами (нитками), поміщеними в матрицю широкозонного матеріалу. Енергетичний спектр електронів і дірок в таких системах має вигляд одновимірних підзон,

з енергією розмірного квантування. І, нарешті, обмеження руху по всім трьох напрямках х1, х2 та х3 призводить до такого поняття як квантова точка, поміщена в матрицю широкозонного матеріалу. Енергетичний спектр пов’язаних станів квантових точках є чисто дискретним .

Якщо квантові ями періодично продовжити вздовж напрямку, перпендикулярного інтерфейсу, з періодом D, то ми приходимо до нової квантово-розмірної структури — одномірної над ратці (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Енергетична діаграма одновимірної надґратки. Заштриховані області відповідають дозволеним значень енергій електронів і дірок.

Наявність бар’єрів кінцевої висоти і протяжності дає можливість електронам і діркам тунелювати з однієї ями в іншу. В результаті чого їх дискретні рівні розщеплюються в так звані минизоны. Наявність трансляційної симетрії вздовж напрямку росту надґратки (напрямок х1) призводить до появи додаткового безперервного квантового числа — сверхрешетчатого хвильового вектора К1 (-p/D > K1 ³ p/D). Таким чином, енергетичний спектр носіїв заряду в одномірної над ратці буде складатися з смуг, що чергуються дозволених і заборонених енергій:

Аналогічним чином можуть бути створені двовимірні надґратки з квантових ниток і тривимірні надґратки з квантових точок. При певних значеннях параметрів матеріалів можлива ситуація, коли один або обидва носія будуть локалізуватися в проміжках між нитками (антинити) або крапками (антиточки), тобто в матриці. Такі надґратки можна назвати відповідно двовимірними і тривимірними квантовими мережами. У будь-якому випадку енергетичний спектр носіїв заряду в двовимірних сверхрешетках буде визначатися виразом

а в тривимірних — (K1, K2, K3). Тут K — двовимірний або тривимірний хвильовий вектор, що характеризує трансляційну симетрію відповідних надрешіток.

Короткий опис статті: енергетика Конспект лекція для іспиту: Енергетична діаграма одновимірної надґратки конспект лекції, Енергетична діаграма одновимірної надґратки

Джерело: Енергетична діаграма одновимірної надґратки — конспект лекції — 2dip.uk

Також ви можете прочитати