Экспериментальная физика наноструктур

Автор курса к.ф.м.н. Руднев И.А.

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Кафедра сверхпроводимости и физики наноструктур

ЛЕКЦИЯ 1

Введение.

Низкоразмерные физические системы.

Типы и виды наноструктур. Квантовые ямы, проволоки, точки

Наноразмерные объекты и окружающий мир

Манипуляции на атомном уровне

Хронология

Содержание курса

•основные понятия: Низкоразмерные физические системы. Типы и виды наноструктур. Полупроводниковые наноструктуры, гетеропереходы, углеродные трубки, нанокластеры. Квантовые ямы, проволоки, точки.

•Методы приготовления наноструктур. Эпитаксиальный рост полупроводниковых структур. Молекулярно-лучевая эпитаксия, лазерное и магнетронное распыление. методы формирования планарных структур.

•Оптическая, электронная и рентгеновская литография. Методы изготовления электрических контактов.

•Структурные методы исследования нанообъектов. Рентгенография наноструктур. Атомно-силовой микроскоп. Туннельный микроскоп. Электронная микроскопия высокого разрешения.

•Оптические методы исследования наноструктур. Фотолюминесценция квантово- размерных структур.

•Электрические методы исследования. Вольт-амперные и вольтфарадные характеристики на постоянном и переменном токах.

•Генерация микроволнового излучения в квантово-размерных диодных резонансно- туннельных структурах. Лазеры.

•Экспериментальное изучение квантового эффекта Холла и осцилляций Шубникова-де Гааза в двумерном электронном газе.

•Свойства и характеристики различных нанообъектов: углеродные нанотрубки, полупроводниковые наноструктуры, нанопорошки.

•Запасание и выделение энергии.

•Практическое использование наноструктур. Эксперименты по хранению и обработке информации.

Потенциальный барьер в классическом и квантовом случае

Квантовая точка

Квантовые точки, сформированные в двумерном электронном газе на границе двух полупроводников

Квантовая нить

Полупроводниковые гетероструктуры с квантовыми нитями, полученные с помощью субмикронной литографии за счет вытравливания узкой полоски из самой структуры (а) или щели в затворе Шоттки (б): 1- полупроводник с широкой запрещенной зоной (например, AlGaAs), 2 – полупроводник с узкой запрещенной зоной (GaAs), 3 – металлический затвор. Образующийся вблизи гетерограницы узкий электронный канал показан штриховой линией. Заштрихованы области обеднения электронами.

Квантовая яма

Энергетические зоны на границе двух полупроводников.

Ec и Ev – границы зоны проводимости и валентной зоны.