Исследование низкоразмерных полупроводниковых структур

Введение 4
Актуальность исследования 4
Объект и предмет исследования 6
Цели и задачи работы 6
Глава 1 Низкоразмерные полупроводниковые структуры 8
1.1 Виды низкоразмерных полупроводниковых структур 8
1.2 Квантовые ямы (общие сведения, свойства, характеристики) 9
1.3 Квантовые нити (общие сведения, свойства, характеристики) 15
1.4 Квантовые точки (общие сведения, свойства, характеристики) 17
1.5 Фундаментальные явления 19
1.6 Вывод 23
Глава 2 Исследование низкоразмерных полупроводниковых структур 25
2.1 Методы исследования низкоразмерных полупроводниковых структур 25
2.1.1 Гетероструктуры 25
2.1.2 Эпитаксия 25
2.1.3 Молекулярно-пучковая эпитаксия 26
2.1.4 Жидкофазная эпитаксия 26
2.1.5 Газофазная эпитаксия 26
2.1.6 Размерное квантование электронных состояний 27
2.1.7 Модуляционная спектроскопия 30
2.1.8 Метод фотоотражения 32
2.2 Квантовые эффекты 35
2.3 Исследование квантовых ям 48
2.3.1 Оптические свойства 48
2.3.2 Свойства и характеристики квантовых ям 52
2.3.3 Методы получения структур с квантовыми ямами 53
2.3.4 Применение квантовых ям 55
2.4 Исследование квантовых нитей 57
2.4.1 Оптические свойства 57
2.4.2 Свойства и характеристики квантовых нитей 59
2.4.3 Методы получения и структура 61
2.4.4 Применение квантовых нитей 62
2.5 Исследование квантовых точек 63
2.5.1 Оптические свойства 63
2.5.2 Свойства и характеристики квантовых точек 66
2.5.3 Метод получения 67
2.5.4 Применение квантовых точек 68
2.6 Применения и функциональные возможности низкоразмерных полупроводниковых структур 72
2.7 Вывод 75
Глава 3 Правила техники безопасности 79
Заключение 80
Список используемой литературы 84

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность исследования
Актуальность исследования низкоразмерных полупроводниковых структур имеет несколько важных аспектов, касающихся как фундаментальных, так и прикладных наук. В последние десятилетия наука и технологии сделали огромный шаг вперед, активно изучая и внедряя нанотехнологии. Низкоразмерные структуры, включающие в себя квантовые ямы, квантовые нити и квантовые точки, представляют особый интерес благодаря их уникальным свойствам. Во-первых, значимость этого исследования обосновывается стремлением к миниатюризации и повышению эффективности электронных приборов. Например, в условиях современной высокотехнологичной среды возникает потребность в создании устройств с уменьшенными размерами, которые одновременно увеличивают производительность и снижают энергопотребление. Именно наноструктуры обладают такими уникальными характеристиками, как квантовые эффекты, которые позволяют улучшить различные параметры устройств: от скорости и точности до стабильности и долговечности. Теоретическое и экспериментальное изучение низкоразмерных полупроводниковых структур является основой для создания новых, более совершенных технологий в таких областях, как электроника, оптоэлектроника и вычислительная техника.
Еще один аспект актуальности исследования низкоразмерных полупроводниковых структур заключается в их значительном потенциале для инновационных приложений в различных отраслях промышленности и техники. В первую очередь, это связано с тем, что наноструктуры позволяют создавать новые типы устройств с превосходными характеристиками. В частности, квантовые ямы, квантовые точки и квантовые нити характеризуются уникальными оптическими и электронными свойствами, такими как повышенная подвижность носителей заряда, увеличение скорости переходных процессов и улучшенные возможности управления светом и электричеством. Эти особенности делают их незаменимыми для разработок в сфере лазерных технологий, фотонных и оптоэлектронных устройств, а также высокочастотной электроники. Быстрое развитие квантовых компьютеров и датчиков на основе квантовых точек также демонстрирует важность этих исследований. Более того, именно низкоразмерные структуры позволяют подойти ближе к созданию устройств, работающих на принципах, превосходящих классические электронные схемы, что открывает возможности для радикально новых решений в технических системах. Таким образом, изучение и разработка низкоразмерных полупроводниковых структур является ключевым звеном в цепочке интеграции новейших научных достижений в реальную экономику и промышленность, повышая уровень технологической конкурентоспособности и создавая условия для появления новейших продуктов и услуг на рынке.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1 Низкоразмерные полупроводниковые структуры
1.1 Виды низкоразмерных полупроводниковых структур
Самая простейшая квантовая структура, в которой в одном направлении движение электрона ограничена, – это тонкая пленка или просто достаточно тонки слой полупроводника. Именно на таких тонких пленках полуметалла висмута и полупроводника InSb впервые наблюдались квантово-размерные эффекты. В наше время квантовые структуры изготавливают иначе.
Проанализировав в мировой практике результаты получаем, что самые важные параметры приборов нанофотоэлектроники и наноэлектроники зависят от упорядоченности структур с размерно-квантовыми элементами и от их параметров, в том числе от величины разброса по размерам таких элементов. Важное свойство наноструктур – это зависимость их свойств от характерного размера неоднородностей. Более широко известное проявление этого свойства – так называемый «эффект размерного квантования». Этот эффект обусловлен тем, что пространственное ограничение движения элементарных возбуждений в такой системе в области неоднородности приводит к сильной перестройке их энергетического спектра. Как и в любом объекте итогового размера в «объемных» однородных кристаллических материалах их собственные возбуждения – электроны дырки, экситоны, колебания решетки и другие волны и частицы, обладающие дискретным энергетическим спектром.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Derkacs, D .; Chen, W. V .; Мэтью, П. М .; Lim, S.H .; Ю., П. К. Л .; Ю., Э. Т. (2008). «Рассеяние света, вызванное наночастицами, для улучшения характеристик солнечных элементов с квантовыми ямами». Письма по прикладной физике. 93 (9): 091107. Bibcode: 2008ApPhL..93i1107D. DOI: 10.1063 / 1.2973988.
2 Андерсон, Нил Г. (13 апреля 1995 года). «Идеальная теория солнечных элементов с квантовыми ямами». Журнал прикладной физики. 78 (3): 1850–1861. Bibcode: 1995JAP .... 78.1850A. DOI: 10.1063 / 1.360219. ISSN 0021-8979.
3 Джайн, Нихил; Geisz, JohnF .; Франция, Райан М .; Норман, Андрей Г .; Штайнер, Майлз А. (2017). «Улучшенный сбор тока в солнечных элементах GaInAsP 1,7 эВ, выращенных на GaAs методом парофазной эпитаксии металлов». IEEE Журнал Фотовольтаики. 7 (3): 927–933. DOI: 10,1109 / jphotov.2017.2655035.
4 Андерсон, Р. Л. (1960)."Германо-галлиевые арсенидные гетеропереходы [Письмо в редакцию]". Журнал IBM исследований и разработок.
5 JohnWiley&Sons,«Квантовые провода и точки», Квантовые колодцы, Провода и точки, Ltd, 2006-01-27, с. 243–270, doi: 10.1002 / 0470010827.ch8, ISBN 978-0-470. -01082-2
6 Барнхем, Кит; Баллард, Ян; Барнс, Дженни; Коннолли, Джеймс; Гриффин, Пол; Kluftinger, Benjamin; Нельсон, Дженни; Цуй, Эрнест; Захариу Александр (1997-04-01).«Квантовые колодцы солнечных батарей». Прикладная наука о поверхности. Материалы восьмой международной конференции по твердым пленкам и поверхностям. 113-114: 722–733. Bibcode: 1997ApSS..113..722B. DOI: 10.1016 / S0169-4332 (96) 00876-8. ISSN 0169-4332.
7 Барнхем, К.; Захариу А. (1997). «Квантовые колодцы солнечных батарей». Прикладная наука о поверхности. 113-114: 722–733. Bibcode: 1997ApSS..113..722B. DOI: 10.1016 / S0169-4332 (96) 00876-8.
8 Sayed, Ислам Э. Х.; Джайн, Никхил; Steiner, MylesA .; Geisz, JohnF .; Bedair, S.M. (2017). «100-периодная сверхрешеточная солнечная батарея InGaAsP / InGaP с квантовой эффективностью подзоны, приближающейся к 80%». Письма по прикладной физике. 111 (8): 082107. Bibcode: 2017ApPhL.111h2107S.
9 Рембеза С.И. Низкоразмерные структуры для микро- и наноэлектроники: учеб. пособие [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (6,2 Мб) / С.И. Рембеза, Е.С. Рембеза, Н.Н. Кошелева. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воро-нежский государственный технический университет», 2015.
10 Л.Ченг, К. Плог «Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетеростуктуры» Мир (1989)
11 М. Кардона, Ю. Питер «Основы физики полупроводников» Физматлит (2002)
12 Herman, Marian, Sitter, Helmut «Fundamentals of the MBE Growth Process» Springer (1989)

Весь текст будет доступен после покупки