Зонная структура формирования ямы, размерность, определение физических размеров квантовой ямы

От ширины ямы и ее высоты зависит число уровней в ней. Драгунов, общий случай формула (1.4.5а) полезна формула (1.4.16) для симметричной квантовой ямы, которая переходит в (1.4.21), а ее можно построить, как график, рис.1.6. это и есть решение и ответ на вопрос. построить график рис.1.6

1. Квантовые точки

Квантовая точка (КТ) - это потенциальная яма для квантовой частицы, ограничивающая движение последней в трех направлениях, и имеющая размеры порядка длины волны де-Бройля квантовой частицы.

Кри­сталлиты с нанометровыми размерами называют квантовыми точками Физически КТ могут быть реализованы в виде двойной гетероструктуры, в которой узкозонный полупроводник вставлен в матрицу широкозонного в виде малого включения. Тогда трехмерная квантовая яма (или КТ) образуется для носителей заряда в области узкозонного полупроводника.

2. Научная ценность моей работы.

По размерам ям определяется возможность создания наноразмерных структур, позволяющих удерживать электроны. Определяются минимально возможные размеры квантовых приборов. Размеры не такие уж и маленькие, что бы не было иллюзий, надо составить что-то в виде таблицы –геометрический размер КЯ (число слоев в слое полупроводника)- высота КЯ–число уровней в такой квантовой яме. Материалы, которые реализуют такую структуры.

Для изготовления подобных структур разработано несколько совершенных технологических процессов, однако наилучшие результаты в приготовлении квантовых структур достигнуты с помощью метода молекляроно-лучевой эпитаксии.

Для того чтобы с помощью этого метода вырастить тонкий слой полупроводника, нужно направить поток атомов или молекул на тщательно очищенную подложку. Несколько потоков атомов, которые получаются испарением вещества из отдельных нагретых источников, одновременно летят на подложку.

Чтобы избежать загрязнения, выращивание структуры производят в глубоком вакууме. Весь процесс управляется компьютером, химический состав и кристаллическая структура выращиваемого слоя контролируются в процессе роста.

Метод молекулярно-лучевой эпитаксии позволяет выращивать совершенные монокристаллические слои толщиной всего несколько периодов решетки (один период кристаллической решетки составляет около 2  ).

Чрезвычайно важно, чтобы периоды кристаллических решеток двух соседних слоев, имеющих различный химический состав, были почти одинаковыми. Тогда слои будут точно следовать друг за другом и кристаллическая решетка выращенной структуры не будет содержать дефектов.

С помощью метода молекулярно-лучевой эпитаксии можно получить очень резкую (с точностью до монослоя) границу между двумя соседними слоями, причем поверхность получается гладкой на атомном уровне.

Квантовые структуры можно выращивать из различных материалов, однако наиболее удачной парой для выращивания квантовых ям являются полупроводник GaAs - арсенид галлия и твердый раствор Al_xGa_1-xAs, в котором часть атомов галлия замещена атомами алюминия. Величина x - это доля атомов галлия, замещенных атомами алюминия, обычно она изменяется в пределах от 0,15 до 0,35. Ширина запрещенной зоны в арсениде галлия составляет 1,5 эВ, а в твердом растворе Al_xGa_1-xAs она растет с ростом x. Так, при x = 1, то есть в соединении AlAs, ширина запрещенной зоны равна 2,2 эВ.

Чтобы вырастить квантовую яму, необходимо во время роста менять химический состав атомов, летящих на растущий слой.

Сначала нужно вырастить слой полупроводника с широкой запрещенной зоной, то есть Al_xGa_1-xAs, затем слой узкозонного материала GaAs и, наконец, снова слой Al_xGa_1-xAs.

• Ширина запрещённой зоны при 300 K — 1.424 эВ

У AsGa

2,16 эВ у AlGaAs

КАРДОН

какие приборы, как работает,как запись и съем информации

технология изготовления квантовых ям

реализуемость, в больших маштабах

Ячейка памяти обыкновенной флешки представляет собой «клетку» из диоксида кремния, внутри которой томится взаперти электронный заряд. Из-за квантовых эффектов заряд способен просачиваться через тонкую стенку, из-за чего заряд начинает бесконтрольно утекать и флешка приходит в негодность. Здесь и пришла ученым в голову идея заменить «клетку» «ямой». А внутрь ямы посадить не проводник, а квантовые точки. У ямы нет стенок, которые могли бы разрушиться, поэтому ее долговечность существенно выше. Второе отличие ямы от клетки в том, что в яму легко попасть (но выбраться из них одинаково сложно). Получаются ячейки памяти, в которые легко записать 1 и сложно записать 0. Это экзотическое свойство может приводить к тому, что ваша флешка на квантовых точках будет очень быстро записывать данные и относительно долго удалять. Или, наоборот, долго записывать и быстро удалять. Это как выберут инженеры. В любом случае эта технология позволяет существенно обойти традиционную flash-память в скорости записи и долговечности.