Жарық сәуле шығаратын құрылым – ғылыми прогресс. Нанокомпозиттерді алу және зерттеу әдістері

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 60 бет
Таңдаулыға:

КІРІСПЕ

Қазіргі таңда монокристалды кремний микроэлектрониканың негізгі материалы болып табылады, ал болжамалы келешекте бұл материал өлшемді кванттау эффектісін қолдану негізінде құралған жаңа бағыттың дамуына үлкен қызығушылық әкеледі. Бірақ жаңа бағыттың алғашқы қадамдарынан бастап кремний материалының бірқатар физикалық қасиеттері осы бағыттың дамуын шектейтіні айқын болды, мысалы фотоэлектроникада, элементтің сәулеленетін рекомбинация ықтималдығы төмен, себебі тасымалдаушылардың рекомбинация процессі кезінде тура ауысу тыйым салынған. Кейін келе кремний негізінде құрылымдарды жасауға арналған жаңа бағыттар, соның ішінде кванттыөлшемді, бұл қиындықты шеше алатыны және оның қолдану аясын лезде үлкейтетіні анықталды.

Соңғы кезде ғалымдардың еңбектері кванттық нүктелері (КН) бар жүйелерді жасауға негізделген. Бұл жүйелер жартылайөткізгішті матрицадағы наноөлшемді атомды кластерлер массиві түрінде болады. Энергетикалық күйдің дискретті спектрі бұндай кластерлерді атомдардың жасанды аналогтарына жатқызуға рұқсат береді, кластерлерде көп мөлшерде бөлшектердің болғанына қарамай. КН өлшемін, формасын және құрамын әртүрлі бақыланатын технологиялық әдістерді қолдана отырып өзгертсе, көптеген табиғи элементтердің аналогтарын алуға болады.

Наноэлектронды құрылғылар және құрылымдар жасау үшін бүгінгі таңда микроэлектроникалық технология айналасында жеткілікті түрде жақсы дайындалған әдістер қолданылады, оған молекулярлы-сәулелі эпитаксия, газ фазасынан отырғызу және ионды синтез жатады. Соңғы бағыт, болашағы көбірек болып саналады, бірақ технологиялық жетістіктер және теориялық оқылулар қазіргі уақытта жеткіліксіз.

Кванттыөлшемді құрылымдарды зерттеу үшін бірқатар әдістер тізімі қолданылады: сканирлеуші туннельді микроскоп (СТМ), атомды күшті микроскоп (АКМ), жарықтану электронды микроскоп (ЖЭМ), асажоғарывакуумды шағылдыратын электронды микроскоп (АЖВ ШЭМ) .

Қазіргі уақытта КН негізінде жарықдиод, медициникалық бояғыштар, маңызды құжаттарды қорғау үшін көрінбейтін қара сия жасау үстінде. Осы күні Sony компаниясы КН базасында теледидар шығару туралы жария салды.

1 ЖАРЫҚСӘУЛЕШЫҒАРАТЫН ҚҰРЫЛЫМ -

ҒЫЛЫМИ ПРОГРЕСС

Көп жерлерде қолданылатын макроскопиялық кремний, бүкіл электронды индустрияның негізін қалайды, бірақ осы жағдайға қарамастан ол жарықты оңдай жақсы абсорбцияламайды және бұдан да нашар жарықты өзінен шығарады. Осы жағдай жарықтың эмиссиясы қажет жерде кремний элементін таңдауды қиындатады. Егер кристалл өлшемін нанометрге дейін қысқартсақ, көп жағдай өзгереді. Si негізді квантты нүктелер көрінетін диапазонда өте жарық люминесценция қасиетіне ие, оның түсі осы бөлшектердің өлшеміне тікелей байланысты екен. Осы жағдай Si негізді квантты нүктелерден жарықдиодтарды және лазер көздерін шығаруда қызығушылық тудырады.

Рекомбинация кезінде әртүрлі жартылайөткізгішті материалдар эффективті жарық шығарады. Жақсы сәуле шығаратындарға A ^III B ^V типті тікаймақтық жартылайөткізгіштер (мысалы: GaAs немесе InP) және A ^II B ^VI типті (мысалы: ZnSe немесе CdTe) жатады. құрамын сараптай отырып, әртүрлі толқынды ультрафиолеттен (GaN) орташа инфрақызыл (PbS) диапазонға дейін жарықдиодтарын жасауға болады.

Жарықдиодтар, немесе жарық шығаратын диодтар (ағылшынша LED - light emitting diode) алдыңғы ғасырдың 60-шы жылдарында пайда болған. Олардың жарық ағыны өте әлсіз болған, тек қана 0, 001 лм, ал түсі тек қызыл бола алды. 1976 жылы сары, жасылсары, сарғылт түсті, соңшалықты жарық оларды тіпті күн жарығында да көре алуға болатын еді. Бастапқыда олар тек аудио-, видеоаппаратурада және тұрмыс техникасында миниатюрлі индикатор ретінде ғана қолданылды, тек 1985 жылы олардың жарық ағыны 0, 1 лм ден 1-100 лм үлкейген кезде ғана жарықдиодтарды жеке түрдегі жарық элементтерін жасауда қолданылған болатын.

1990 жылы жарықберуі 10 лм/Вт жеткен болатын, және осы жағдай оларды қыздыру лампасының орының басуға мүмкіндік берді. 1993 жылы Nichia компаниясы әлемдегі бірінші көк жарықдиодтарының индустриалды шығарылымын бастауға жол ашты. Компанияда 2002 жылғы көк жарықдиодтары шаруашылығының бір бөлігі шаруашылықтың жалпы көлемінен 60 пайызға өсті. Ал америкалық компания Hewlett - Packard жарықдиодтарын 1 млн. сағат (120 жыл тоқтаусыз жұмыс уақыты) бойы жұмыс жасайтын жағдай болатынын жариялады. Сары, жасыл, қызылсарғылт түсті жарықдиодтарының жарық беруі 20 лм/Вт асып кетті. Осының бәрі жарықдиодтарын жоғары эффективті жарық көздері ретінде әр түрлі облыстарда қолдануға әкелді: оларды бағдаршамда және активті жол белгілерінде, автокөлікте, жарық рекламасында, көптүсті жарықдиодты дисплейлерде, архитектурлы және декоративті жарықберу құрылғыларында т. б. Ең соңында жарық көзі жарықдиод болатын жарықберетін құрылғылар біздің қолдануымызға шықты.

1. 1 Кванттық нүктелері бар негізгі қасиеттері

Егер жартылайөткізгішті кристалдың өлшемін бірнеше ондыққа немесе кристалдағы жүздеген атомаралық арақашықтықа кішірейтсе, онда материалдың бүкіл негізгі сипаттамалары өлшемді кванттау эффектісі әсерінен түбегейлі өзгеріске ұшырайды [1] . Кванттық нүкте бұл жартылай өткізгіштің бірнеше оңдаған немесе бірнеше жүздеген кіші бөлшектері, бір иненің ұшында олар миллионнан кем болмайды. Өлшемді кванттаудың соңғы жағдайы үш өлшемде де заряд тасымалдаушылары шектеулі құрылымдарда орындалады. “Суператом” немесе “квантты нүкте” көлемді жартылайөткізгіш жағдайына қарағанда электронды спектрдің көкейтесті модификациясының мүмкіндігін береді. Теориялық есептеу бойынша, құрылғылар, мысалы кванттық нүктені активті орта ретінде қолданатын диодты лазерлер қазіргі уақытта кең қолданысқа ие квантты шұңқырдағы лазерлерге қарағанда жақсырақ қасиеттерге ие болуы керек [2] : үлкен күшейту коэффициенті (material gain), азайтылған табалдырықты ток тығыздығы, тор температурасына зердесіздігі, таңдаулы динамикалық сипаттама және сәулеленетін рекомбинация квант энергиясын бақылау мүмкіндігі.

Кванттық нүктенің электронды спектрі тыйым салынған күй зонасымен ажыратылған дискретті деңгейлер жинағы күйінде келеді, дегенмен бұл жағдайда реалды КН мыңдаған атомдардан құралғанымен, біртекті атомның электронды спектріне ұқсас болады. Электрон осы энергетикалық деңгейлермен ауысқан кезде люминесценция эффекті пайда болады. Құрылғылы көзқарас бойынша, егер деңгейлер арасындағы қашықтық жылу энергиясына қарағанда әлдеқайда үлкен болғанда, квантты нүктелердегі тасымалдаушылардың атомтектес электронды спектрі заманауи микро- және оптоэлектрониканың негізгі проблемасын шеше алады. Ол жоғарылатылған жұмыс температурасында құрылғының деградациясына алып келетін энергетикалық терезесіндегі κT тәртібімен заряд тасушылардың спектрінің “жайылуы”. Материалды қолдануға қажет негізгі сипаттамалар, мысалы, сәулеленентін рекомбинация уақыты, электрондардың деңгейасты (подуровень) арасындағы энергетикалық релаксация уақыты, Оже-рекомбинация коэффициенті т. б., квантты нүктенің өлшемі мен геометриялық формасынан тікелей тәуелді екені айқындалады. КН өлшемінің төменгі шегі КН-де тым болмаса бір электронды деңгей болатын өлшеммен анықталады.

Оптоэлектрониканың құрылғыларында КН қолдану үшін, олар ішінде дислокациялар мен нүктелік ақауларды болдырмау керек. Ал КН формалайтын гетерошекаралар төмен жылдамдықты беттік рекомбинацияға ие болуы тиіс. Бұл жағдайлар КН алатын әдістерді артығырақ етеді. Лазерлерде жоғары модальды күшейту(modal gain) орындау үшін КН тығыз массивтері (~10 cм) қажет [3] .

1. 2 Кванттық нүктесі бар кристаллдардың аумақтық құрылымы

Кванттық нүктесі бар кристаллдардың аумақтық құрылымының ерекшелігі [4] жұмысында анық көрсетілген. Кристаллдағы еркін заряд тасымалдаушысы блох толқыны тілінде суреттеледі, олар осының ішінде тарала алады. Енді кристалды шекті деп елестетіп, блох толқынын шағылыстыра алатын, бір-бірінен L арақашықтықта орналысқан екі шексіз ұзын параллельды тосқауыл бар деп ойлайық. Онда осы толқындардың кеңістікті шектеулі екендігі байқалады. Толқындардың классикалық мысалы болып, бір өлшемде екі өткізбейтін тосқауылмен шектелген, екі фиксирленген ұшы бар тербелмелі шек (струна) болып табылады. Бізге белгілі, бұндай шектің нормальды тербеліс үлгісі ұзындығы λ шамасындағы төмендегі дискретті мағынаны қабылдайтын тік толқынды сипаттай алатын шама.

λ _n =

(1. 2. 1)

oсындағы n= 1, 2, 3… Басқа классикалық мысал ретінде интерферометр Фаби-Перо болып табылады. Шеткі айналардағы көптеген шағылулардың нәтижесінде, резонатор түзе алатын, электромагнитты толқын интерферометрі арқылы өтетін өткізу спектрінде арнайы толқын ұзындығында максимумдар мен минимумдар пайда болады. Егер резонатордың ішкі кеңістігі ауаға толы болса, интерференцияның құрылымдық шарты (1. 2. 1) шамасы бола алады.

Өткізу минимумында интерферометрдегі толқынынды «жабық» түрде деп есептелінеді.

Эффективті массасы m* бар еркін бөлшек үшін, егер кристаллдағы z бағыты арқылы өтетін қозғалыс өткізбейтін тосқауылдармен шектелсе (яғни шексіз потенциялды энергиясы бар тосқауылдар), блох толқынының толқынды векторының κ _z рұқсат етілген мәні төмендегідей түрде болады:

κ _zn =

(1. 2. 2)

осындағы n=1, 2, 3 …, ал негізгі күйдің энергиясы шексіз күйдің энергиясына қарағанда бір шама өлшемге өседі.

ΔE =

(1. 2. 3)

мұндағы көрсетілген h - Планк тұрақтысы.

Осындай энергияның өсуі процессі бөлшектердің өлшемді кванттау энергиясы болып табылады. Өлшемдік кванттау энергиясы квант механикасындағы анықталмағандық принципінің салдары. Егер бөлшек кеңістікте L арақашықтығы шамасына шектелген болса (біздің жағдайда - Z бағытын бойлайды ), анықталмаған компонентінің импульсы h /L мөлшеріне дейін өседі. Бөлшектердің кинетикалық энергиясының сәйкестеніп өсуі (1. 2. 3) шамасымен сипатталады. Сондықтан жоғарыда қарастырылған эффектті жиі квантөлшемді эффект деп атайды. Бөлшектің минимальды энергиясының өсуінен басқа квантөлшемді эффект оның қозған күйлерін энергиямен квантталуы жүргізеді. Бірқалыпты шексіз потенциал «тікбұрышты шұңқыр» энергиясының қозу күйі n ² ΔΕ шамамен де белгіленеді, мұндағы n = 1, 2, 3…, (1. 2. 2) теңдеуіменде белгіленеді.

Жоғарыда айтылған тосқауылмен шартталған шектеумен, қоспаларда шашырау нәтижиесінің локализация айырмашылығын білу қажет. Жартылай өткізгіштерде еркін заряд тасушылар орташа шашырау уақытмен (τ) фотондармен дефектерде шашырайды, осы уақыт ішінде олардың еркін жүгіруінің орташа ұзындығын анықтауға болады. Осындай шашырау процессі бөлшектердің қалпындағы анықталмағандық шамасында азайтып, керісінше оның импульсындағы анықталмағандық шамасын көбейте алады. Соңғысы (1. 2. 3) L ² ~<l ² > шамасымен алынатын бөлшек энергиясының анықталмағандығына әкеліп соғады. Мұндай эффект көбінесе қатты денеде кездесетін дефекттер мен атомдардың ретсіз орналасу әсерінен болып, квант шектеу эффектісінен өзгеше болады. Екі нәтиженің өзгешелігіне көз жеткізу әдістерінің бірі болып толқынды векторды κ _z шектеу қойылған бағытты бойлай зерттеу қажет. Қозғалысы шашырамайтын және КЯ шектеулі бөлшектердің толқын векторы дискретті, себебі ол тік толқынмен теңдесіп белгілі бір шамада белгіленеді (1. 2. 2) . Ақаулардағы (кемістігі бар аумақтар) шашырау процессі толқындық фазаның бұзылуына әсер береді, сондықтан оның амплитудасы еркін жүгірудің орташа ұзындығы маңында экспоненциалды түрде кемиді. Осындай кеміп бара жатырған толқындарды Фурье түрлендіруі бойынша зерттесе, κ _z шамасы дискретті болмайды екен, ол ені 1/ <l> шамасына тең лоренцті таралуына ие. [5] жұмысында жиілік бойынша ығысатын фонондардың (кристалдық тордағы серпімді толқынға сәйкес квазибөлшек) модельдік бағасы <l> мен оптикалық фонондардың кеңіте түсу белгісінің үлгісі көрсетілген, үлгі иондық имплантация (қатты денені қоспалық заттың иондарымен соққылау арқылы оған легирлейтін қоспаларды енгізу) арқылы алынып, дефектерді таратпауға жол салған.

Көптеген қоздырулардың өмірі қысқа болып келеді, мысалы: оптикалық фонондар басқа фонодармен жанасу процессі нәтижиесінде өшіп қалады (ангармоникалық процесс нәтижиесімен) [6] немесе ақаудың әсерінен, Г. Роль еңбектерінде сипатталатын тұрақты сөну процессі нәтижиесінде пайда болатын білінбейтін энергия бөлініп, ол энергетикалық деңгейлердің кеңейе түсуіне әкеліп соғады. Сондықтан өлшемді квант эффекті пайда болу үшін, квант энергиясының болуы қажет, кем дегенде Г. бірлігіне тең болуы керек. (1. 2. 3) теңдеуінде көрсетілгендей, баламалы L ұзындығына сәйкестендірілуі қажет, квант эффектісіне ұқсас басқа да нәтижелердің болуы мүмкін. Басқаша сөзбен айтқанда егер L шамасы тым үлкен болса, тосқауылға жетпей қозу күші басылып қалады.

Өлшемді кванттау энергиясы m* шамасына кері пропорционал болғандықтан, ауыр бөлшектер үшін осындай эффектті бақылау қиынға түседі. Ережеге сай үлгіні төмен температураға дейін суыту қажет (Г кеміту үшін), ол арнайы кванттаудың аз энергиясын белгілеу үшін керек.

Валенттік деңгейдегі қозған электрондар өткізгіштік деңгейге ауысқанда, валенттік белдемде оң зарядталған кемтік пайда болады. Кулондық өзара әсердің нәтижесінде электрон мен кемтік бір-біріне тартылады. Егер қоздыру энергиясы тиым салынған белдемнің енінен артық болса, онда кристалдағы қозған электрондар мен кемтіктердің өзара байланысы үзіліп, олар еркін квазибөлшектерге айналады, яғни кристалда фотоөткізгіштік пайда болады. Ал егер Е<ΔЕ болса, онда электрон мен кемтік өзара байланысқан күйде, яғни электрлік бейтарап күйде болады. Кристалдағы осындай қозған күй (квазибөлшек) экситон деп аталады. Бұл квазибөлшек кристалл ішінде өз орнын ауыстыра алады (мұны экситондардың миграциясы дейді) не бір орында тұрады (локалданады), бірақ электр зарядын тасымалдай алмайды.

Өлшемді кванттау процессі кезіндегі экситондар тәртібі фонон және электрондар тәртібінен өзгешелеу болады, өйткені экситондар бор радиуысының а _о арақашықтығында орналасқан электрондар мен кемтіктерденден құралған. Егер L>>а _о болса, экситон тосқауылдар арасында толық массасы М электрон-кемтік массасының қосылысына тең еркін бөлшек ретінде қозғала алады [7] . Квант өлшемді эффектің максимальды L мәні экситонның орташа еркін жүгіру арақашықтығымен анықталады. L<а _о болғанда экситон қасиеті оны құрайтын электрон және кемтіктегі квантөлшемді эффекттің жүру барысына модифицирленеді. Мысалы экситонның байланыс энергиясы үлкейеді, егер электрон және кемтік бір біріне жақын орналасуына тура келеді. Екі өлшемді экситонның шекті жағдайында байланыс энергиясы үшөлшемдіге қарағанда төрт есе өседі. Кейде квантты тосқауылдың потенциялы (ол шексіз деп ойлаған жағдайда) кулондық әсерге қарағанда екі бөлшекке көбірек ықпал тигізеді. Сонда былай деп ойлау тиімдірек, потенциалдық шұңқырдағы кванттық шектеуді ауырлау бөлшек басынан өткізеді (себебі оның толқындық функциясы шұңқырдың центрінде көбірек локальданған), ал жеңілірек бөлшек кулондық әсердің арқасынан оған жақынырақ тартылған. Аналогиядан күтілуде, донор және акцептордың байланыс энергиясы үлкейеді, егер осындай қоспалардың ені потенциалды шұңқырда болған кезде бор радиуысынан кем болады.

Кванттық өлшемді эффект тек қоздыру энергиясын өзгертіп қана қоймай, сонымен қатар оның күйінің тығыздығын модифицирлейді. Жалпы жағдайда ол азайса, критикалық нүктеде күйдің тығыздығындағы сингулярдың күшеюіне алып келеді. Мысалы көлемдік үлгідегі өлшемді үштен КШ екіге дейін төмендетсе, тыйым салынған зона E _g аумағы маңындағы электронды күй тығыздығы өзінің көрінісін табалдырықты функциядан сатылы түрдегі функцияға дейін өзгертеді. Фермидің Алтын ережесімен есептелетін ауысудың ықтималдылығы шеткі күйдің тығыздығына тәуелді болғандықтан, квант өлшемді эффект жартылайөткізгішті приборлардағы шашырау процесінің динамикасына үлкен ықпалын тигізеді. Зерттеулерге жүгінсек квантты потенциалды шұңқырдан жасалған лазерды диодтар, қазір кең қолданысқа ие көлемді диодтарға қарағанда көбірек тиімді және сәйкесінше көлемді лазерлі диодқа қарағанда табалдырық ток күші аздау [8] . Потенциалдық шұңқыр - бөлшектер өзара әсерлескенде бөлшектердің потенциалдық энергиясының оның сыртындағыдан аз болатын физикалық табиғаты анықталатын кеңістіктің шектеулі бөлігі. Потенциалдық шұңқырдың формасы мен оның мөлшерлері бөлшектердің өзара әрекеттесуінің физикалық табиғатымен анықталады. Атом электронының ядроға тартылуын сипаттайтын кулондық потенциалдық шұңқыр - маңызды жағдай болып есептеледі. “Потенциалдық шұңқыр” түсінігі атомдық және молекулалық физикада, қатты денелер мен атомдық ядро физикасында кең қолданылады. Кванттық нүктеден жасалынған лазерлы диодтар әлдеқайда ток күші аз болуы керек деп болжамдалады. Сонымен қатар олардың генерация жиілігі температураның ауытқуына қатты сезімтал болмайды [9, 10] .

Жартылай өткізгіштердегі электрондардың квант өлшемді эффектісінің иллюстрациясын жасау үшін жалғыз квант шұңқыр жағдайын қарастырайық. Квант шұңқырының құрылымы ‹сэндвич› сияқты түрде келеді, В жартылай өткізгіштін екі қабаты арасында (екі жағының қалыңдығы L’ бір - біріне тең) басқа А жартылай өткізгіштің жұқа қабаты (қалыңдығы L) орналасқан. Қабаттарға перпендикуляр бағытталған ось ретінде Z-ті белгілейік. Бұданда күрделі қабаттары В/А/В/А/В/А типті периодты қайталанатын күрделі құрылымдар да кездеседі (қалыңдығы L`>>L болуы керек) . Осындай құрылымдар бірнеше рет қайталанатын квант шұңқырлары деп аталады (БҚКШ) . Жоғарғы тор мен қайталанатын квант шұңқырының құрылымдары бірдей келеді, алайда БҚКШ шұңқырлар арасындағы арақашықтық тым үлкен, ол электрондардың бір шұңқырдан екіншісіне туннельденуін болдырмас үшін қажет. Жоғарғы тордағы тосқауылдардың ені L’ электрондардың туннельденуі үшін тым кіші, сондықтан электрондар кезектесіп орналасқан қабатты кристалл потенциалына қосылатын потенциалдық тосқауыл ретінде көреді.

Оңаша тұрған квант шұңқырының рұқсат етілмеген аймақ ені А, тосқауылдардың енінен В (Е _gb >Е _ga ) кіші деп қарастырайық. Аймақтардың енінде осындай ерекшелік болғандықтан, рұқсат етілмеген аймақ А пен валентті аймақтарының В жиектер тегістелмейді. Жиіктердегі айырмашылық аумақтардың үзілуі болып табылады. Аумақтардың үзілу процессі тасымалдаушылардың тек бір ғана қабатта квантты шектеулігіне жауапты потенциал түзеді, осыдан өлшемді квантты эффект пайда болады. Сондықтан өлшемді квантты эффектен жасалынатын аспап-құралдар үшін, әрбір аумақтың үзілу процессінің өлшемін біліп және оған бақылау жасау өте маңызды. Бірақ біздің екі түрлі аумақтарының үзілуін анықтайтын факторларды түсінуіміз жеткіліксіз болып келеді.

Тағы да зерттеулерге жүгінсек, A - GaAs және B - GaAlAs белгілері бойынша, А және В арасын бөліп тұратын шекара қалыңдығы бір ғана моноқабатты құрайды. Көптеген эксперименттік зерттеулер мен теориялық есептер салыстыра отырып, аумақтардың жиегінің үзілу процессы кенеттен тез болуы мүмкін. Сонымен қатар тікбұрышты шұңқырды басқа да процесстерге жақындатады. Аумақтың үзілуін Дингл және т. б [11] сипаттау үшін Q көбейткіш еңгізілген, өткізгіш зонасының үзілісі мен рұқсат етілмеген аумақтың енінің айырымының (ΔΕ _g ) қатынасына тепе - тең келеді. Мысалы, маңызы зор технологиялық кванттау шұңқырларында GaAs/GaAlAs және InGaAs/InP Q шамаласы сәйкесінше 0, 6 [12] және 0, 3 [13] өлшемдеріне тең.

Кванттау нүктесі жақын құрылымның аумақтық ерекшелігі [14] көрсетілген. Гетерожүйенің құрылуы кезінде энергетикалық аумақтың гетерошекарадан екі жағына қатысты орналасуы жартылай өткізгішті материалдардың құрылымына кіретін заттың формасы мен кұрамына байланысты болады [15] . Егер аумақтық диаграмма жартылай өткізгіш жүйеге кіретін екі кірістің біріндегі электрондар мен кемтіктерге энергия бойынша ең төменгі күйді қамтамасыз етсе, онда гетероқұрылым 1-ші типке жатады. Ал егер төменгі энергетикалық күй электрондар үшін тек бір материалда ғана болса, кемтік басқасында болса, онда бұндай жүйе 2-ші типтік болып табылады. Сонымен, екі гетероауысымды 2-ші типті гетероқұрылымда потенциалды шұңқырдың пайда болуы тек бір типті тасушылар үшін болады, яғни тек электрондарда немесе тек кемтіктер. Басқа типті тасушылар үшін тосқауыл тұрады. Осындай гетерожүйенің аумақтық диаграммасын көбіне сатылы деп атайды, өйткені өткізгіш аумақ пен валентты аумақтардың үзілу процессынде бір типті саты пайда болады: әр аумағына гетерошекарасында өршімелі немесе төмендемелі энергия сатысы бөлінеді.

Бір материалдағы кластерде басқа заттың көлемі барлық үш бағытта да тасушылардың қозғалу мүмкіндігін тежеледі. Егер кластердың мөлшерін электрон немесе кемтіктің дебройл толқын ұзындығына немесе экситонның бор радиусына сәйкестендірсе, онда бұндай қосылыстар квантты нүктелер деп аталады [16], ал осындай кластермен кездесетін жартылай өткізгішті құрылым - КТ гетероқұрылым болады [15] . Гетероқұрылымдағы электрондар мен тесіктердің қасиетін кванттау шұңқырындағы тасымалдаушылардың қасиетімен салыстырғанда, тек бір ғана квазибөлшектің газ құрылымымен қарастырмайды. Ең дұрысы локализация күйінің процессын қарастыру. Нанокластердің электрондары мен кемтіктерінің локализация радиусын оның өлшемімен салыстырсақ, көбіне бөлек қоспадағы кішкене сатылы атомдардағы бор радиусынан артып кетеді. Кванттау нүктесінің энергетикалық дәрежесі тереңдеу болуы мүмкін, өйткені кванттау нүктесі терең деңгейдегі қоспа орталығы болып табылады. Кванттау нүктесінің гетероқұрылымы - физиканың басқа тармағы.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.