Экспериментальная физика наноструктур Автор курса к.ф.м.н. Руднев И.А. Московский инженерно-физический институт (государственный университет) Кафедра сверхпроводимости. - презентация

1 Экспериментальная физика наноструктур Автор курса к.ф.м.н. Руднев И.А. Московский инженерно-физический институт (государственный университет) Кафедра сверхпроводимости и физики наноструктур

2 ЛЕКЦИЯ 1 Введение. Низкоразмерные физические системы. Типы и виды наноструктур. Квантовые ямы, проволоки, точки

3 Наноразмерные объекты и окружающий мир

4 Манипуляции на атомном уровне

5 Хронология

6 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.

7 Потенциальный барьер в классическом и квантовом случае

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

9 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.

10 Квантовая яма Энергетические зоны на границе двух полупроводников. E c и E v – границы зоны проводимости и валентной зоны.

11 Квантовая яма Волновая функция, описывающая электронные состояния в квантовой яме Уровни энергии в яме

12 Квантовая яма Волновые функции и уровни энергии частицы, находящейся в бесконечно глубокой потенциальной яме. Показаны три нижних энергетических уровня (красный цвет) и три волновых функции (синий цвет). Квантовая яма, сформированная в слое полупроводника с узкой запрещенной зоной, заключенном между двумя полупроводниками с более широкой запрещенной зоной.