ЭБНЭ_full

Наноразмерные состояния

нульмерное состояние (ОD-состояние) – квантовые точки, наночастицы, образующие самостоятельный композит или распределенные статистически в массивном материале – матрице. (Иначе говоря, объекты, размер которых по всем осям измерения не превышает 100 нм.)

Квантовая точка (искусственный атом) — нульмерный (0D) объект.

Наноразмерные состояния

одномерное состояние (1D-состояние) – расположенные в линию 0D-нанообъекты (частицы, нити, волокна, трубки наноразмерного диаметра) в объеме массивного материала – матрицы. (Иначе говоря, объекты размер которых по одной из осей измерения превышает 100 нм.)

Квантовая проволока (нить) — одномерный (1D) объект,

перемещение электронов не ограничено по координате Х. 1D - электронный газ.

Наноразмерные состояния

двумерное состояние (2D-состояние) – тонкие пленки, в которых нанометровый размер реализуется только по толщине; 0D- и 1Dобъекты, упорядоченно расположенные в произвольно ориентированных нанослоях массивного материала. (Иначе говоря, объекты размер которых по двум осям измерения превышает 100 нм.)

Квантовая яма (пленка) —

двухмерный (2D) объект, толщина dy соизмерима с длиной волны де Бройля (d ~ λБ). Система электронов

–двухмерный (2D) электронный газ.

Наноразмерные состояния

трехмерное состояние (3D-состояние) – 0D-, 1D- и 2Dобъекты,

образующие массивные образцы с трехмерным упорядочением нанослоев. (Иначе говоря, объекты размер которых по трем осям измерения превышает 100 нм, т. е. макрообъект с пространственно упорядоченной наноструктурой). К последней разновидности

можно также отнести 3D-структуры, имеющие микро- и

макроскопические размеры, но тонкую объемную структуру, состоящую из наноразмерных частиц.

Качественные изменения свойств при переходе к наноразмернымэлементам

Общая направленность изменений в свойствах элементов состоит в том, что уменьшается удельный вес макроскопических взаимодействий (например, сводится практически к нулю роль сил тяготения) и вместе с тем возрастает удельный вес атомномолекулярных взаимодействий (взаимодействий молекул, атомов,

электронов и квазичастиц), хаотического теплового движения.

Возрастает роль поверхностных явлений и поверхностных электронных состояний

фундаментальных явлений определяют поведение частиц в наноразмерных структурах

квантовое ограничение; баллистический транспорт носителей

заряда;

туннельный эффект.

Туннельный эффект

Термин «туннельный эффект» означает перенос частицы (или проникновение) через область, в которой имеется потенциальный барьер, причем высота этого барьера больше полной энергии частицы. Такой эффект невозможен с точки зрения классической механики, однако имеет место для квантовых частиц.

С позиций квантовой механики из соотношения Гейзенберга

р×Δх ≥ h следует, что чем более точно определена скорость

частицы, тем менее точно определена ее координата. Тогда вполне вероятен процесс проникновения носителя заряда сквозь высокий, но тонкий энергетический барьер

Туннельный эффект

Электроны переходят из металла в полупроводник через слой диэлектрика без всякого внешнего воздействия, просто в силу своей вероятностной природы. Это и есть туннельный ток. Сам процесс называется туннелированием, или квантовым туннелированием.

Схематически электрон как бы прогрызает туннель сквозь потенциальный барьер

Существует поток и в обратном направлении – из полупроводника в металл. Но поскольку концентрация свободных электронов в полупроводнике на несколько порядков меньше, то и обратный поток пропорционально меньше.

Туннельный эффект https://www.youtube.com/watch?v=CcT_PlX46KM

☺

https://www.youtube.com/watch?v=TdtY-Ql7r44