Квантовые размерные эффекты

Квантовые размерные эффекты

Квантово-размерный эффект — эффект связанный с квантованием энергии носителей заряда, движение которых ограничено в одном, двух или трёх направлениях. При ограничении бесконечного кристалла потенциальными барьерами или при создании границ возникают дискретные уровни квантования. В принципе, дискретный спектр возникает в любом ограниченном, потенциальными стенками объёме, но практически наблюдается только при достаточно малом размере тела, поскольку эффекты декогеренции приводят к уширению энергетических уровней, и поэтому энергетический спектр воспринимается как непрерывный. Поэтому наблюдение квантово-размерного эффекта возможно только если хотя бы один из размеров кристалла достаточно мал. Например, типичным примером квантово-размерного эффекта может служить двойная гетероструктура AlGaAs/GaAs/AlGaAs с двумерным электронным газом, где электроны находящиеся в слое GaAs ограничены высокими потенциальными барьерами AlGaAs, то есть для электронов формируется потенциальная яма, описываемая дном зон проводимости двух материалов, малого размера (обычно порядка 10 нм) и возникают дискретные уровни, которые соответствуют движению электронов поперёк слоя GaAs, хотя продольное движение остаётся свободным. Эти уровни эффективно сдвигают зону проводимости вверх по энергии. В результате изменяется ширина запрещённой зоны GaAs и соответственно происходит сдвиг в синюю область края межзонного поглощения. Аналогично, но с большим изменением запрещённой зоны квантово-размерный эффект наблюдается в квантовых точках, где электрон ограничен по всем трём координатам.

Принцип неопределённости

Энергия размерного квантования является следствием принципа неопределённости в квантовой механике. Если частица ограничена в пространстве в пределах расстояния L (допустим ограничен вдоль направления z), неопределённость z-компоненты ее импульса возрастает на величину порядка \hbar /L. Соответствующее увеличение кинетической энергии частицы дается выражением \Delta E=\hbar^2/2m^{*}L^2, где m *  — эффективная масса частицы. Кроме увеличения минимальной энергии частицы квантовый размерный эффект приводит также к квантованию энергии её возбуждённых состояний. Энергии возбуждённых состояний для бесконечного одномерного потенциала прямоугольной ямы выражаются как En = ΔEn2, где n = 1,2,3,…



Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужен реферат?

Полезное


Смотреть что такое "Квантовые размерные эффекты" в других словарях:

  • КВАНТОВЫЕ РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ — изменение термодинамич. и кинетич. свойств кристалла, когда хотя бы один из его геом. размеров становится соизмеримым с длиной волны де Бройля l Б электронов. К. р. э. обусловлены квантованием движения электрона в направлении, в к ром размер… …   Физическая энциклопедия

  • РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ — явления в тв. телах, наблюдающиеся в условиях, когда размеры исследуемого образца сравнимы с одной из характерных длин длиной свободного пробега l носителей заряда, длиной волны де Бройля l, диффузионной длиной и т. п. Различают классич. и квант …   Физическая энциклопедия

  • КВАНТОВЫЕ ОСЦИЛЛЯЦИИ — в магнитном поле осцилляторная зависимость термодинамич. и кинетич. характеристик металлов и вырожденных полупроводников от магн. поля. К. о. обусловлены вырождением системы носителей заряда и квантованием их энергии при периодич. движении по… …   Физическая энциклопедия

  • размерный эффект — Термин размерный эффект Термин на английском Синонимы Аббревиатуры Связанные термины квантовая точка, наноионика, нанокристалл, сверхрешетка, ультрадисперсный Определение Комплекс явлений, связанных с существенным изменением свойств физико… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • ПОВЕРХНОСТЬ — граница разделамежду двумя контактирующими средами. В разл. ситуациях употребляются такжетермины: свободная, или атом но чистая, П. (П. твёрдого тела в вакууме …   Физическая энциклопедия

  • ПОЛУПРОВОДНИКИ — широкий класс в в, характеризующийся значениями уд. электропроводности s, промежуточными между уд. электропроводностью металлов s=106 104 Ом 1 см 1 и хороших диэлектриков s=10 10 10 12 Ом 1см 1 (электропроводность указана при комнатной темп ре).… …   Физическая энциклопедия

  • ФОТОПРОВОДИМОСТЬ — фоторезистивный эффект, увеличение электропроводности полупроводника под действием электромагн. излучения. Впервые Ф. наблюдалась в Se У. Смитом (США) в 1873. Обычно Ф. обусловлена увеличением концентрации подвижных носителей заряда под действием …   Физическая энциклопедия

  • ЦИКЛОТРОН-ФОНОННЫЙ РЕЗОНАНС — резонансное поглощение эл. магн. энергии, обусловленное переходами электронов между уровнями Ландау при участии оптич. фононов. Наблюдается при распространении эл. магн. волн в полупроводнике, находящемся в пост. магн. поле H. Необходимыми… …   Физическая энциклопедия

  • Гальваномагнитные явления —         совокупность явлений, связанных с действием магнитного поля на электрические (гальванические) свойства твёрдых проводников (металлов и полупроводников), по которым течёт ток. Наиболее существенны Г. я. в магнитном поле Н, перпендикулярном …   Большая советская энциклопедия

  • Квантовая яма — Квантовая яма  это потенциальная яма, которая ограничивает подвижность частиц с трех до двух измерений, тем самым заставляя их двигаться в плоском слое. Квантово размерные эффекты проявляют себя, когда длина ямы становится сравнима с длиной… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»