юртов экз

Общие сведения об измерении нанообъектов

77. Что является регистрируемой величиной в сканирующем силовом (туннельном) микроскопе?

Регистрируемой величиной является либо величнна тока, либо величина напряжения обратной связи, поддерживающей постоянный туннельный ток.

78. С помощью какого микроскопа сделано это изображение?

Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). Это псевдоцвет.

79. Работа сканирующего туннельного микроскопа основана на

Работа СТМ основана на эффекте туннелирования электронов через тонкий диэлектрический промежуток между проводящей поверхностью образца и сверхострой иглой с радиусом кривизны 3 - 5 нм.

80.Какой из микроскопов изобретен позже остальных? AFM - сканирующий силовой микроскоп.

81.Какими обязательными свойствами должен обладать кантилевер?

Известная жесткость, гибкость.

82.Что такое "кантилевер"?

Игла (зонд) атомно-силовом микроскопе сканирующем силовом микроскопе.

83.каком микроскопе используется кантилевер? AFM (атомно-силовом микроскопе).

84.Где был изобретен сканирующий силовой микроскоп?

Вшвейцарском феслиале IBM, в Цоорихе -- Гердом Баннингом и его коллегами.

85.Для чего поверхность иглы подвергают обработке (CH3)2 SiCl2?

11 из 42

Для придания гидрофобности

86. Какие из микроскопов являются зондовыми?

Сканирующий силовой микроскоп, сканирующий туннельный микроскоп.

87. Как величина туннельного тока при работе туннельного микроскопа зависит от расстояния между острием иглы и исследуемым образцом?

По экспоненте падает с увеличением расстояния и наоборот Работа сканирующего туннельного микроскопа основана на:

Работа СТМ основана на эффекте туннелирования электронов через тонкий диэлектрический промежуток между проводящей поверхностью образца и сверхострой иглой с ра-

диусом кривизны 3-5 мм

89.Какое из перечисленных устройств не является компонентом зондового микроскопа?

Оптический фильтр.

90.Какой микроскоп позволяют получить трехмерный профиль поверхности?

Сканирующий туннельный микроскоп.

91.Где был изобретен сканирующий туннельный микроскоп?

Вшвейшрском филиале IBM, в Цюрихе - Горлом Биннингом и его коллегами.

92.Кто получил Нобелевскую премию за сканирующую зондовую микроскопию?

Биннинг и Рорер в 1986 г., изобрели СТМ в 1982 году.

Но был предшественник Рассел Яиг, который сконструировал топографайнером. 94. Какой из микроскопов используется для анализа только проводящих поверхностей?

СТМ

Наноструктуры в электронике

95.Основные типы полупроводниковых наноструктур:

Квантовые ямы, нити и точки.

96.Как называется квантовая структура, в которой движение частицы ограничено по одной координате?

Квантовая яма

97. Квантовая структура, где движение частицы ограничено по двум координатам?

Квантовая нить

98 Как называется квантовая структура, в которой движение частицы ограничено по трем координатам?

Квантовая точка

12 из 42

99. Обращаются ли в нуль волновые функции на границе квантовой ямы?

Волновые функции на границе ямы не обращаются в нуль. Значит, электрон можно обнаружить и за пределами ямы, в области, где полная энергия меньше потенциальной.

100.В обычных условиях длина когерентности электрона в твердом теле не превышает

10 - 100 нм.

101.Если поместить тонкий слой полупроводника с широкой запрещенной зоной между двумя полупроводниками с узкой запрещенной зоной то получится:

Квантовый барьер.

102. Помещая тонкий слой полупроводника с узкой запрещенной зоной между двумя слоями материала с более широкой запрещенной зоной, получают:

Квантовую яму В результате электрон оказывается запертым в одном направлении, что и приводит

к квантования энергии поперечного движения, то же время в двух других направлениях движение электронов будет свободным, поэтому можно сказать, что электронный газ в квантовой яме становится двумерным.

103. Как называется самая высокая энергетическая зона в энергетическом спектре полупроводников?

Самая высокая энергетическая зона называется зоной проводимости.

104. Что такое квантовая точка?

Квантовые точки - это изолированные нанообъекты (4 - 20 нм) из одного материала, находящиеся на матрице другого материала, их свойства существенно отличаются от свойств объемного материала такого же состава. Квантовой точкой может служить любой достаточно маленький кусочек металла или полупроводника. Получение квантовых точек:

-из коллоидного раствора

-управление затвердеванием с эпитаксией (процесс выращивания тонких монокристалических слоев на монокристаллич подложке)

-нанометоды: управляемое затвердевание пленки, синтез из растворов и обрыв реакции во времени, с помощью зондового микроскопа

13 из 42

105. Что изображено на снимке, полученном на сканирующем туннельном микроскопе?

Это трехмерное изображение квантовой точки с атомным разрешением (сканирующая туннельная микроскопия). Квантовая точка была получена в результате выращивания удьтратонкого слоя InAs на поверхности GaAs.

106.Почему квантовые точки называют искусственными атомами?

Вквантовой точке движение ограничено в трех направлениях и энергетический спектр полностью дискретный, как в атоме. Поэтому квантовые точки называют еще искусст-

венными атомами, хотя каждая такая точка состоит из тысяч или даже сотен тысяч настоящих атомов.

107.Механизмы образования квантовых точек на поверхности монокристалла.

1.Управляемое затвердевание пленки материала А выращенного на субстрате созданном из материала В производит острова А, т. к разница между атомными размерами А и

В достаточно велика.

2.Примеры А/В пар включают InAs'GaAs и InP GalnP. Если остановить химическое выпаривание металлорганических соединений или молекулярно-лучевой эпитаксиейский рост сразу перед объединением островов, можно получить универсальный набор точек материала А.

3.Формы этих точек сильно разнятся. Они появляются в виде пирамид, но накралление изменяет форму и состав. Обычно может получиться только небольшое число размеров, Вертикальное выравнивание самособирающихся точек в настоящее время исследуется для создания сетки точек для разработки наноустройств.

14 из 42

108. Механизм Странски - Крастанова?

Самоорганизованный рост квантовых точек - гетероэпитаксия.

109. Основные этапы технологии интегральных микросхем (ИМС)

получение чистого полупроводникового материала выращивание совершенных монокристаллических слитков на изготовление полупроводниковых

получение на основе пластин бытовых эпитаксиальных структур формирование элементов ИМС в эпитаксиальном слое изготовление ИМС в виде изделия

110. Эпитаксия?

Эпитаксия (эпи + греч, таук - расположение) - процесс выращивания тонких монокристаллических слоев (базовых полупроводниковых структур) на монокристаллических подложках. Растущий тонкий слой часто наследует тип кристаллической решетки пол-ложки

111. Основные разновидности эпитаксии.

вакуумная эпитаксия -- в вакууме, например, молекулярно-лучевая эпитаксия MBE

вгазе или в паре - газофазная или парофазная эпитаксия MOVPE

вжидкой фазе - жидкофазная эпитаксия

эпитаксия (процесс саморганизации снизу-вверх) на поверхности: слой, наноструктура равномерный слой, квантовые точки, ансамбль квантовых точек

112. Основные методы формирования элементов ИМС

диффузия ионная имплантация литография

113. Литография?

Литография (от греч, Lithos - камень, и grapho - пишу) - старейший способ плоской печати, в котором печатная форма изготавливалась на камне (на известняке).

114. Укажите правильную последовательность видов литографии в зависимости от уменьшения размера получаемых элементов ИМС:

Оптическая 1 мкм Уф-литография 0,5 мкм

Рентгеновская, электронно-лучевая, поток ускоренных ионов < 0,1 мкм

115.Сверхрешетки?

Вфизике полупроводников под термином «сверхрешётка» принято понимать твердотельную структуру, в которой помимо периодического потенциала кристаллической решетки имеется дополнительный потенциал, период которого существенно превышает постоянную решётки.

Одномерная сверхрешетка представляет собой периодическую структуру тонких чередующихся слоев двух полупроводников, повторяющихся в одном направлении. Период по толщине обычно составляет несколько десятков нанометров, что больше периода кристаллической решетки, но меньше длины свободного пробега электронов.

15 из 42

116. Типы сверхрешеток - два основных типа (первые) + комбинированные

периодический потенциал создается последовательпым включением тетероструктур; экзитакснально выращенные периодически чере-

тонкие слов полупроводников с различной шириной запрещенной зоны: - пенциал образуется путём чередова-

ультратонких слоёв п- и р-типов полупроводника. которые отделяются друг от притча нелегированными словами

-спиновые сверхрешетки образованные периодическим чередованием слоёв одного и того же полупроводника. Одна слои легируются немагнитными примесями, а другие магнитными. Без магнитного поля энергетическая щель во всей сверхрешетке по стояния, периодический потенциал возникает при наложении магнитного поля

-сверхрешетки, сформированные в двумерном электронном слое (например в системе МДП металл-диэлектрик-полупроводник) путём периодической модуляции

плоскости поверхностного заряда

-сверхрешетки, потенциал в которых сохластся периодической деформацией образца в поле манной ультразвуковой или стоячей световой волны

117 В сверхрешетках необходимо, чтобы длина свободного пробега носителей тока I была

Много больше периода сверхрешетки.

118. такое бит?

Единица измерения информации - один двоичный разряд в двоичной системе исчисления

119 Что такое кубит?

измерения информации - один двоичный разряд в двоичной системе исчислеКубит (от quantum bit) - квантовый разряд, единица измерения квантовой информации.

2x-уровневая квантовая система. Но при этом кроме О и может находиться в состоянии

их супер одном, т.е. где а и b --любые комплексные числа, удовлетворяющие условию: [a] 2+[b] 2-1 (сумма квадратов модулей).

120. Телепортация, клонирование и парадокс квантовых близнецов.

Алгоритм телепортации реализует точный перенос состояния одного кубита (или системы) на другой. В простейшей схеме используются 4 кубита: источник, приёмник и два вспомогательных. Отметим, что результате работы алгоритма первоначальное состояние источника разрушится это пример действия общего принципа невозможности тонирования невозможно создать точную копию квантового состояния, не разрушив оригинал Это утверждение можно назвать парадоксом квантовых близнецов. Но, запрещая создание двойников, квантовая механика не запрещает создание точной копии с одновременным уничтожением оригинала то есть телепортацию.

Телепортация позволяет передавать квантовое состояние системы с помощью обычных классических каналов связи. Таким образом, можно, в частности, получить связанное состояние системы, состоящей из подсистем, удаленных на большое расстояние.

16 из 42

Углеродные наноструктуры

121. Где были открыты фуллерены?

Фуллерены открыли в 1985 г. Крото из Англии (процессы в атмосфере красных гигантов) и Смоди из США (Райс Университет) при исследовании образцов кластеров лазерным испарением.

122.Фуллеренами называют класс молекул, состоящих из атомов С, образующих оболочки:

С12-ю пятиугольными кольцами и 2-мя или более шестиугольными кольцами (молекула

Симеет структуру усеченного икосаэдра. Эта фигура формируется двадцатью шестиугольниками и двенадцатью пятиугольниками).

123.Где осаждаются нанотрубки в дуговом методе?

На катоде.

124. По номенклатуре ИЮПАК наиболее устойчивый фуллерен обозначается символом:

(C60-Ih)[5,6].

В круглых скобках дается химический состав и группа симметрии, в квадратных - число атомов в кольцах.

125. Фуллер, Ричард Бакминстер:

Американский инженер, поэт и философ.

Архитектор, придумал и спроектировал оригинальный каркас купола.

126. Плотность фуллерита при нормальных условиях по сравнению с плотностью графита и алмаза?

Плотность фуллерита С60 при нормальных условиях 1,69 г/см3 что существенно меньше плотности графита (2,3 г/см3 ) и алмаза (3,5 г/см3 )

127. Что такое «фуллерен"?

Фуллеренами называют класс молекул, состоящих из атомов С и образующих оболочки с 12-ю пятиугольными кольцами и 2-мя или более шестиугольными кольцами.

128. Наименьший возможный фуллерен должен содержать?

32 атома углерода.

129 Шунгит.

Шунгит - докембрийская горная порода, метаморфизованный каменный уголь. являющийся переходной стадией от антрацита к графиту, Чёрного цвета.

В 1877 г. на берегу Онежского озера близ поселка Шуныга были обнаружены выходы черной блестящей породы, похожей на уголь. Эту породу назвали шунгит, В шунгите содержатся фуллерены.

17 из 42

130. Соединения фуллеренов, в которых присоединённые атомы, ионы или молекулы находятся внутри углеродной оболочки называются

Эндоэдральные

131. Соединения фуллеренов, в которых присоединённые атомы, ионы или молекулы находятся вне углеродной оболочки называются

Экзоодральные

132.Какой из фуллеренов является наиболее устойчивым?

С60

133.Какой тип гибридизации соответствует карбину?

sp.

134. Какой тип гибридизации соответствует алмазу?

sp3

135.Степень гибридизации в молекуле С60: 2,28.

136.Слой атомов углерода, соединённых посредством связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку?

Графен.

137.Какие наноструктуры обнаружены в шунгинтовых породах?

Фуллерены.

138.Кто получил Нобелевскую премию за открытие фуллеренов?

Крото и Смолы в 1996 году.

139.Фуллереновая сетка или нанотрубка удовлетворяет теореме Эйлера, которая связывает число вершин углов - v (здесь атомы углерода), число граней, ребер - с (ковалентные свяей f - число ячеек, плоскостей:

v-e+f=2

140.Соединения фуллеренов с металлами называют:

Фуллеренами.

141.Растворимость:

Фуллериты, в отличие от алмаза, графита и сажи, слегка растворимы в неполярных растворителях.

142. Слой атомов углерода, соединенных посредством sp2? связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку?

Графеновый слой (графеновая плоскость в графите)

18 из 42

143.Какой состав углеродных нанотрубок?

Только атомы углерода.

144.Л.В. Радушкевич и В.М.Лукьянович в СССР в 1952 опубликовали результаты исследований углеродных нанотрубок - нановолокон диаметром 100 нм с пустотелыми каналами,которые были получены при…

Пиролизе СН4, в смеси с H2

145.Как можно назвать соединение C60H60

Фуллерен.

146.Радиус молекулы C60 равен:

0,351 нм.

147. SWNT

SWNT - single wall nanotube.

148. Gd@C60@SWNT.

Gd внутри Что внутри однослойной нанотрубки (SWNT - single wall nanotube) Сделано в Японии.

19 из 42

149. Какая из решеток принадлежит... (см. рис.)?

1- алмаз

2- фуллерен

3- графит (слои графена)

4- нанотрубка

150. Обозначение соединения включения лантана фуллерен?

La@C60

151.Что изображено на снимке Ииджимы?

Многослойная нанотрубка.

152.Бакибол в химии фуллеренов это:

(бакминстерфуллерен, бакибол).

20 из 42