Фракталдық құрылымдардың бейсызық электрлік қасиеттері

КІРІСПЕ .4
1 ФРАКТАЛДЫҚ ҚҰРЫЛЫМДАРДЫҢ ЖАЛПЫ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ .5
1.1 Фрактал туралы түсінік .5
1.2 Наноқұрылымды шалаөткізгішті қабыршақтардың фракталдық құрылымы .6
1.3 Кванттық құрылымдар .8
1.4 Кванттық жіпшелері бар жұқа қабыршақтардың топологиялық ерекшеліктері 12
1.5 Туннельдік эффект 18
1.6 Фракталдық құрылымдарды сипаттайтын шамалар 21
2 КЕУЕКТІ КРЕМНИЙДІҢ ЭЛЕКТРЛІК ҚАСИЕТТЕРІ 27
3 САНДЫҚ МОДЕЛЬДЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ 39
ҚОРЫТЫНДЫ 45
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 46
Бұл жұмыстың мақсаты фракталдық құрылымдардың бейсызық электрлік қасиетін зерттеу болды. Оларға қандай құрылымдар жататыны қарастырылды. Жұмыстың зерттеу нысаны болып фракталдық құрылым ретінде наножіпшелер алынды, яғни наножіпшелердің бейсызық электрлік қасиеттері зерттелді.
Қымбатқа түсетін тәжірибелік зерттеулер тиімді бола бермейді, егер оларды теориялық және компьютерлік модельдеумен сипаттап негіздемесе. Нанотехнологияны жасауда компьютерлік модельдеуді қолдану қажеттілікті тудырады. Осыған орай фракталдық құрылымды болып келетін наножіпшелердің бейсызық электрлік қасиеттері теориялық талдау мен компьютерлік модельдеу арқылы зерттелді.
Жұмыста наножіпшелердің қасиетін зерттеу Matlab программалау ортасында жүзеге асырылды. Фракталдық құрылымдардың иерархиялық сипатқа ие екені белгілі. Сондықтан бірінші және екінші буындағы наножіпшелердің вольт-амперлік сипаттамасы, фракталдық кластерлерінің ішіндегі кернеудің V сырттан әсер ететін кернеуге U және өткізгіштік G пен кернеу тәуелділіктері алынып салыстырылды. Наножіпшелердің вольт-амперлік сипаттамасында осцилляцияланған пиктердің болатыны байқалды. Ол фракталдық құрылымды шалаөткізгіштің наноөлшемді жіптерінде көпбарьерлі туннелдік эффект жүзеге асатынын дәлелдейді. Кернеу өскен сайын ток күшінің кейде азаюы кері дифференциалдық кедергісі бар құрылым екенін білдіреді. Мұның қолданысы наноэлектроникада жылдам жұмыс жасайтын және жады қолданысында электрондық құрылғыларда пайдалы.
1. Жанабаев З.Ж., Гревцева Т.Ю. Фрактальные структуры и оптические явления в наноструктурированных полупроводниках. // Алматы. –2013. –С. 8-10.
2. Федер Е. Фракталы. // Москва: Мир// –1991. –C. 254.
3. Тавгер Б.А., Демиховский В. Я. Квантовые размерные эффекты в полупроводниковых и полуметаллических пленках. // Успехи физ.наук.–1968. т.96, –C.61-86
4. Зи С. Физика полупроводниковых приборов // С. Зи. М.: Мир. – 1984.Т.1, - С. 456; Т.2, - С. 456.
5. Демиховский В.Я. Квантовые ямы, нити, точки. Что это такое? // Соросовский образовательный журнал.–1997. №5, –C. 79-80.
6. Golovan L.A., Gonchar K.A., Osminkina L.A., Timoshenko V.Yu., Petrov G.I., Yakovlev V.V. Coherent anti-Stokes Raman scattering in silicon nanowire ensembles // Laser Phys. Lett. – 2004. – No 1. – P.1-5.
7. Tateno K., Hibino H., Gotoh H., Nakano H. Vertical GaP Nanowires Arranged at Atomic Steps on Si(111) Substrates // Appl. Phys. Lett. – 2006. - Vol. 89, No. 3. - P. 033114.
8. Zhang G., Tateno K., Gotoh H., Sogawa T., Nakano H. Structural, Compositional, and Optical Characterizations of Vertically Aligned AlAs/GaAs/GaP Heterostructure Nanowires Epitaxially Grown on Si Substrate // Jpn. J. Appl. Phys. – 2010. - Vol. 49. - P. 015001.
9. Цырлин Г.Э., Tchernycheva M., Patriarche G., Harmand J.-C. Влияние послеростовой термической обработки на структурные и оптические свойства InP/InAsP/InP нитевидных нанокристаллов // Физика и техника полупроводников. – 2012. - Том 46, вып. 2. – C. 184-187.
10. Senthil K., Tak Y., Seol M., Yong K. Synthesis and Characterization of ZnO Nanowire – CdO Composite Nanostructures // Nanoscale Res. Lett. – 2009. – P. 1329– 1334.
11. Стрельчук В.В., Литвин П.М., Коломыс А.Ф., Валах М.Я., Mazur Yu.I., Wang Zh.M., Salamo G.J. Латеральное упорядочение квантовых точек и нитей в многослойных структурах (In,Ga)As/GaAs(100) // Физика и техника полупроводников. – 2007. – Том 41, вып. 1. – C. 74-81.
12. Tuan N.A., Mizutani G.Metal-Interface Second Harmonic Generation from Pt/Cu Bimetallic Nanowire Arrays on NaCl (110) FacetedTemplates // e-J. Surf. Sci. Nanotech. – 2009. – Vol. 7. – P. 831-835.
13. Делоне Н. Б.. Туннельный эффект // Соросовский образовательный журнал, том 6 № 1, –2000. –C. 79-80.
14. Гуртов В. А.. Твердотельная электроника. –2005. –C. 66.
15. Усанов Д.А., Вениг С.Б., Орлов В.Е. Письма в ЖТФ. –1999, том 25, №2. – C. 39.
16. Zhanabaev Z.Zh. Information properties of self-organizing systems // Rep.Nat. Acad. Of Science RK. – 1996. No 5. – P. 14-19.
17. Zhanabaev Z. Zh. and Grevtseva T. Yu., Fractal properties of nanostructured semiconductors // PhysicaB: Condensed Matter, –2007. – Vol.394, №1,- P.12-17.
18. Zhanabaev Z. Zh., Kozhagulov Y. T. A generic model for scale – invariant neural networks // Almaty. – P. 1-2.
19. Жанабаев З.Ж., Жангунов О.Н., Бигожаев О.Д. Бейсызық физика бастамалары // Алматы: «Гермес», 2000. –Б. 14-17.
20. Жанабаев З.Ж., Ибраимов М.К., Сагидолда Е. Иследование электрических свойств наноструктурированных пленок пористого кремния // Алматы. – C. 3-5.
21. Azim-Araghi M.E., Ashrafabadi S., Kanjuri F. Electrical Behaviour of Nanostructured Porous Silicon // Acta physica polonica a. – 2012. - Vol. 122. No. 1. – P. 170-171.
22. Algun G., Arikan M. C. An Investigation of Electrical Properties of Porous Silicon // Tr. J. of Physics. – 1999 , – P. 789–797
23. Boor J. de, Kim D.S., Ao X., Becker M., Hinsche N.F., Mertig I., Zahn P., Schmidt V.. Thermoelectric properties of porous silicon // Applied physics a. – 2012, – Vol. 107 – P. 789-794.
24. Naderi N., Hashim M.R. Effect of Surface Morphology on Electrical Properties of Electrochemically-Etched Porous Silicon Photodetectors // International journal of electrochemical science. – 2012. –Vol. 7. – P. 11512 – 11518.
25. Valov, E. Linn, S. Tappertzhofen, S. Schmelzer, J. van den Hurk, F. Lentz, R. Waser. Nanobatteries in redox-based resistive switches require extension of memristor theory // Nature communications. – 2013. – P. 2-3.
        
        Қазақстан Республикасының Білім жәнe ғылым министрлігі 
Әл-Фaрaби атындағы Қaзақ ұлттық унивeрситeті
Төлегенқызы Ұ.
ФРАКТАЛДЫҚ ҚҰРЫЛЫМДАРДЫҢ БЕЙСЫЗЫҚ ЭЛЕКТРЛІК ... ... - ... ... ... Білім жәнe ғылым министрлігі
Әл-Фaрaби атындағы Қaзақ ұлттық унивeрситeті
Физика-техникалық факультеті
Қатты дене физикасы және бейсызық физика кафедрасы

___________________ ... ... ... О. ... ... ... - мамандығы бойынша
Орындаған ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 47 ... кіріспеден, 3 тараудан, 15 теңдеуден, 3 кестеден, 36 суреттен, ... ... 25 ... ... ... сөздер: фрактал, наноқұрылым, гетереқұрылым, кванттық жіпше, кеуекті кремний, туннельдік эффект, бейсызық қасиеттер.
Бұл жұмыстың мақсаты - ... ... ... және ... ... ... қасиеттерін компьтерлік модельдеу арқылы зерттеу.
Өзектілігі: қазіргі уақытта өте қажетті болып табылатын электроникада, мысалы, лазерлерді, сезімталдылығы жоғары ... ... ... жасайтын компьютерлік техниканы, күн элементтерін т.б. жасағанда наноқұрылым, гетереқұрылым көптеген ... ие. Ал ... ... ... келетін нанотехнологияны жасау наноматериалдардың фракталдық қасиеттерін білуді қажет ... ... ... ... из 47 ... введение, 3 главы, 15 формул, 3 таблиц, 36 рисунков, вывода, 25 используемой литературы
Ключевые слова: фрактал, наноструктура, гетереструктура, квантовая нить, пористый ... , ... ... ... ... дипломной работы является изучение фрактальных структур и исследование их нелинейных электрических свойств с помощью компьютерного моделирования.
Актуальность: наноструктуры и гетереструктуры в ... ... ... ... в ... например, при создании лазеров, чувствительных сенсоров, быстродействующей ... ... ... элементов и.т.д. Создание нанотехнологий требует знания наноматериалов, имеющих фрактальную структуру.
ABSTRACT
Thesis consists of 47 pages, introduction, 3 contains, 15 formulas, 3 tables, 36 figures, ... and 25 ... fractal, the ... the ... quantum wire, porous silicon, the tunnel effect, ... ...
The aim of the thesis is study of fractal ... and their nonlinear electrical properties by computer simulation.
Actuality: nowadays the nanostructures and heterestructures are broadly used in ... for ... for making laser, ... sensor, computer technology and solar element, etc. Creating nanotechnology requires knowledge of nanomaterials having a fractal ... ... ... ЖАЛПЫ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ .5
1.1 Фрактал туралы түсінік .5
1.2 Наноқұрылымды шалаөткізгішті қабыршақтардың фракталдық құрылымы .6
1.3 ... ... ... ... бар жұқа ... ... ерекшеліктері 12
1.5 Туннельдік эффект 18
1.6 Фракталдық құрылымдарды сипаттайтын ... ... ... ... ҚАСИЕТТЕРІ 27
3 САНДЫҚ МОДЕЛЬДЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ 39
ҚОРЫТЫНДЫ 45
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 46
КІРІСПЕ
Зат тек ... ... ... ... ғана ... ... ... тұтас емес, қуысты құрылымды да бола алады. Мұндай ... ... ... ... әртүрлі жағдайларда конденсацияның нәтижесінде алынады, мысалы білгілі бір ... ... ... ... ... бөлшектердің қосылуы немесе металдардың пластикалық деформациясы кезіндегі дислокацияның өзара әрекеттесуінің нәтижесінде алынады. Заттың мұндай ... ... ... ... ... ие ... Олар көбінесе ретсіз, зерттеу үшін қиын және олардың макроскопиялық қасиеттері әлі күнге ... ... ... ... ... ... ... шар, көпбұрыш сияқты геометриялық фигураларға ұқсас негізінде құрылады. Бұл классикалық жиын ... ... және ... ... ... ... ... үшін жеткілікті, бірақ, тұтас емес, қуысты құрылымды заттарды қарастырғанда жеткіліксіз. Сондықтан ... ... ... ... мен әр ... ... ... сипаттау үшін ғалымдар көбінесе жаңа геометриялық көріністі қолданады.
Ең алғаш ... ... ... үшін керекті көріністі енгізген Б.Мандельброт болды. Біздің барлық айналамызды қоршап тұрған заттар фракталдық құрылымды болып ... ... ... ... ... ... түсініксіз болып келетін белгілі бір физикалық жағдайда қалыптасады. Фракталдық агрегатты ... ... ... ... ... қасиеттері бар материалдарды жасауға мүмкіндік беретіні әлдеқашан белгілі. ... ... ... ... кең ... ... ... жұтатын материалдар, сұйық кристалды жүйелер, наноқұрылымдыр, 99% -ға дейін қуысты қатты заттарды т.б. жасауға болады.
Фракталдық құрылымдар ... ... ... ... механикада, электроникады, нанотехнологияда қолданылады.
Қазіргі таңда фракталдық құрылым әлі ... ... ... жаңа ... ... ... отыр. Ең бірінші шешу керек проблема мен тапсырма фракталды ... ... алу ... болып табылады.
1. ФРАКТАЛДЫҚ ҚҰРЫЛЫМДАРДЫҢ ЖАЛПЫ ТЕОРИЯЛЫҚ ... ... ... ... ... динамикалық хаос, өздігінен ұйымдастыру байқалатын жүйелерді сипаттағанда жиі қолданылады. ... ... 1975 жылы ... Б. біртексіз, өз-өзіне ұқсайтын құрылымдар қарастырылған кітапқа жазып ғылымға енгізген. Фрактал термині fractus ... ... ... Осыған сәйкес frangere етістігі сындыру, уату дегенді білдіреді, яғни біркелкі емес формадағы объектілерді жасау. Фракталға геометриялық объектілерді жатқызсақ ... ... ... ... ... және өзіұқсастық қасиеті бар кеңістіктік денелер. Өзіұқсастық қасиет фракталдың негізгі сипаттамасы ретінде масштабтың үлкен диапазонында біркелкі орналастырылғанын көрсетеді. Фракталдың ... ... ... тұтас көрінісіне өте ұқсас болады. Фракталдың нақты және толық анықтамасы әзірге жоқ. ... Б. ... ... былай анықтама берді: фрактал дегеніміз - тұтас бөлігіне ұқсайтын бөліктерден тұратын құрылым. Бірөлшемді ... ... ... ... масштабтық инварианттық қасиеттері болады: объектінің бөліктері сол объектінің тұтас көрінісіне ұқсас. Егер фракталдық объектінің иерархиялық бөліктерінің барлық айнымалылар бойынша ұқсастық ... ... ... онда бұл ... өзіұқсас деп аталады. Егер анықтаушы айнымалылар саны бірден артық болса және осы айнымалылар ... ... ... әр ... болса, онда мұндай фракталдық объектілер өзіаффинді деп аталады. Өзіаффинді фракталдар уақыт ... ... ... ... ... таралуының, шалаөткізгіштік жұқа қабыршақтардың кеңістіктік және уақыттық энергетикалық спектрінің күрделі ... ... ... және т.б. бола ... - ... ... ... объектілерінің бірі. Өлшем параметрлері кеңістігіндегі табиғи таралатын аддитивті қосылатын шамалар (ұзындық, аудан, көлем, масса, ... ... және т.б.) - ... ... ... ... ... Мұндай құбылыстың жалпы заңдылығы мультифракталдар теориясымен анықталады. Мультифракталдардың дәл ... ... ... анықтамасы жоқ. Мультифракталдардың қатаң және жалпылай алынған анықтамасының логикалық құраушысы болатын тұжырымдар қатарын келтірсек[2].
... ... ... бар ... ... ... ... қайталанады
− Мультифракталдық объект фракталдық өлшемділіктердің жиынымен сипатталады.
− Өзара құрылымдық-иерархиялық байланысқан фракталдық объектілер мультифракталды құрады.
1.2 Наноқұрылымды шалаөткізгішті қабыршақтардың фракталдық құрылымы
Шалаөткізгішті қабыршақтардың ... ... ... ... ... ... анықталған. Шалаөткізгішті қабыршақтардың фракталдылығының негізгі шарты үш шарттың орындалуы болып ... ... ... және ... ... Штер жаңа ... ... перспективалық материалы болып табылады. Шалаөткізгіштік қабыршақтарды қазіргі заманғы әдістермен зерттеу нанокластерлер түріндегі құрылымды болатынын көрсеткен. Бұл құрылымдар ... ... ... қатар өзіұқсас және өзіаффиндік қасиеттері болады, яғни оларды фракталдық және мультифракталдық объектілер ретінде ... ... ... ... құрылымды жұқа қабыршақтардың жасалу механизмдері жазылған. Мысалы, агрегацияның шекті диффузиясы кезінде малекулалардың жиналуының өсуі фракталдық объектілердің құрылуына әкелетін әр цикл ... бір ... ... қосу ... ... Фракталдық құрылымды жасауға әкелетін тағы бір маңызды өсу процессі аэрозольдар мен коллоидтардың агломерациясы болып табылады. Кластерлердің агломерация процесі сурет 1.1-де ...
а ә ... 1.1. ... ... ... кездейсоқ таралу, ә) кездейсоқ қозғалыс кезінде кішкентай кластерлердің құрылуы, б) үлкен кластерлердің құрылуы.
Ең бірінші бөлек ... ... ... көлемде бірдей орналасқан. Содан кейін бөлшектер броундық қозғалыстағыдай кездейсоқ түрде миграция жасайды. Екі бөлшектің ... ... олар ... және одан ... ... ... ... береді. Бұл кішкентай кластерлер өз кезегінде соқтығысып қалуы себепті бірігіп, бұрынғыдан да үлкен кластерлер ... ... ... ... статистикалық өзіұқсас фракталдардың құрылымын иеленетін одан да үлкен ... ... ... ... ... ... ... үшін белгілі геометриялық және топологиялық сипаттамалары бар кванттық жіпшелерден ... ... ... ... ... ... тудырады. Мұндай қабыршақтарды оптоэлектронды құрылғылардың беті ретінде, көбінесе, күн элементтеріне ... ... ... ... шашырауын және шағылуын азайту үшін қолдануға болады. Осылайша, шашырау мен шағылудың азаюы себепті жарықтың жұтылу ... ... Егер күн ... беті ретінде белгілі параметрлері бар кванттық наножіпшелер өсірілген шалаөткізгішті қабыршақтар бетін қолданса оның ... әсер ... ... ...
Қазіргі уақытта көптеген зерттеушілер қабыршақ ... ... ... ... ... ... ... әр түрлі наноқұрылым түрлері ашылған. Наноқұрылымдар қасиеттері тек қана ... ... ... ғана ... сонымен қатар олардың кеңістіктегі өзара орналасуымен анықталатын жасанды және табиғи болып келетін наномөлшерлі объектілер болып табылады. Наноқұрылымдардың ... бір ... ... ... ... болады.
Шалаөткізгішті наноқұрылымдардың маңызды құндылығы олардың геометриялық өлшемі мен конфигурациясын өзгерте отырып, жүйенің қасиеттерін басқаруға болатынымен байланысты. Наноқұрылымдардың негізгі ... тек ... ... ... ... ... ... өлшемінің кіші болуы ғана емес, сонымен қатар геометриялық ... ... ... және ... ... ... ... тәуелділігі жатады. Мұның себебі - геометриялық және физикалық өлшемдердің бейсызықты түрде өлшеу масштабына тәуелді қылатын ... ... ... болғандығы. Бұл бейсызық эффект әрқашан кез-келген өлшеу кезінде пайда болады, оны масштабты ... ... ... кезінде ғана есепке алса болады.
Наноқұрылымдар қасиетінің біркелкі еместігінен тек бір физикалық тәжірибемен практикалық ... ... жене ... ... ... ... ... Негізінде наноқұрылымлардың сипаттамасын анық өлшеп зертеу мүкін емес, себебі олар өлшеу масштабына тәуелді және фракталдық ... ... ғана ... ... ... кванттық нүктелер, жіпшелер, шұңқырлар бола алады.
Наноқұрылымдардағы кеңістіктік әркелкіліктің облысы қатты дененің әр түрлі квазибөлшектері - ... ... ... және т.б. ... ... шұңқырлар бола алады. Квазибөлшектердің орналасуының кеңістіктік облысының ... ... ... ... қозғалысының ұзындығынан аз болғаны өте қызық жағдайды туғызады. Мұндай жағдайда өлшемдік квантталу эффектісі туындайды - квазибөлшектердің ... ... ... зонасы орналасу облысының бір немесе екі өлшемде (кванттық шұңқырлар мен кванттық жіпшелер) азаюы кезінде зоналарға және үш ... ... ... ... кезінде дискретті деңгейлерге бөлінеді.
1.3 Кванттық құрылымдар
Соңғы уақытта кванттық-өлшемдік ... ... ... ... келеді. Электронның қозғалысы бір бағытқа шектелген қарапайым кванттық құрылым бұл - жұқа қабыршақ немесе шалаөткізгіштің қарапайым жұқа ... ... рет ... жартылый металының және InSb шалаөткізгіштің жұқа қабыршағында өлшемдік квантталудың әсерлері байқалған[3]. Қазіргі уақытта кванттық құрылымдар ... ... Осы ... ... құрылғыларымен таныссақ, бірақ бірінші шалаөткізгіштің энергетикалық спектрінің құрылымына тоқталып өтсек. ... ... ... ... ... ... деңгейінен құралатын тыйым салынған және тыйым салынбаған энергетикалық айақтарынан тұрады. Ең ... ... ... ... ... деп аталады. Өткізгіштік аймақтың төменгі жағында валенттік аймақ орналасқан, ал олардың ортасында энергияның тыйым салынған аймағы болады. Бір ... ... ... ... үлкен болса, біреуінде жіңішке болады. Ал әр ... ... ... ... екі ... ... ... пайда болады.
Гетереқұрылым - ең аз ... бір ... бар ... Гетереауысуға әр түрлі және өткізгіштігі әр түрлі болатын екі шалаөткізгштің ... ... pGe - nGaAs алса ... ... p-n ... ... p-n ауысуда шалаөткізгіштің бірдей түрі қолданылады, мысалы, pSi және nSi. Гетереауысуда әр түрлі материал қолданғандықтан, бұл материалдардың екі сипаттамасы ... ... ... ... ... кеңейтудің температуралық коэффициенті және тұрақты тор[4].
Тағы айта кететін ... ... үшін ... ... саны шектеулі. Оларлың ішіндегі ең көп таралғаны германий Ge, ... ... GaAs, ... ... InP, ... ... ... 1.2-де жіңішке және қалың аймақты шалаөткізгіштердің шекарасын көре аламыз. Жіңішке аймақты шалаөткізгіште қозғалып жүретін және азырақ энергиясы бар ... үшін ... ... ... ... ... Аз ... бар электрон (деңгей қызыл түспен көрсетілген) шекараның тек оң жағында бола алады. Екі ... ... ... екі жағынан шектейді және потенциалдық шұңқырды құрғандай болады[5].
Сурет 1.2. Гетереқұрылым ... ... ... және Eυ - ... пен валенттік аймақтың шектері, Eg - тыйым салынған ... ... ... - ... ... ... ... қабаты (әдетте 1-10 нм қалыңдықта), квазибөлшектің қозғалысының бір бағытқа шектеулі болатын жүйелер.
Кванттық шұңқыр ішінде электронның ... ... оның ... ... болады, сол себепті, электрон қозғалысы бір өлшемде шектелген. Кванттық шұңқырдың перпендикуляр жазықтықтағы бағытқа қозғалысы ... және оның ... тек ... дискретті мәнді қабылдай алады.
Кванттық шұңқырды жіңішке тыйым салынған аймақты шалаөткізгіштің жұқа ... одан да ... ... ... ... болып келетін екі материал қабатының арасына орналастыра отырып жасайды. Нәтижесінде электрон бір бағытқа шектеулі болып қалады, ол көлденең қозғалыстағы ... ... ... Сол ... ... ... басқа екі бағытқа еркін болады, сондықтан электронды газ кванттық шұңқырда екіөлшемдіге айналады. Осы ... ... ... бар ... да ... ... ол үшін ... салынған аймағы қалың шалаөткізгіштің жұқа қабатын тыйым салынған ... ... екі ... арасына орналастыру керек.
Мұндай құрылымдарды жасау үшін бірнеше технологиялық процестер жасалған, бірақ кванттық құрылымдарды дайындауда ең жақсы нәтижелер ... ... ... ... ... асады. Бұл әдістің көмегімен шалаөткізгіштің жұқа қабатын алу үшін атомдар ... ... ... толықтай тазаланған төсемеге қарай жіберу керек. Бөлек қыздырылған нәрселерден жасалған ... ... ... ... ... ... ... төсемеге қарай бірдей уақытта ұшады. Ластанудан сақтану үшін құрылымды өсіру вакуумда жүргізіледі. Бүкіл процесс ... ... ... ... ... химиялық құрамы мен кристаллдық құрылымы өсіру процесінде бақыланады. Молекулярлы-сәулелі эпитаксия әдісі торының бірнеше ғана периодты қалыңдықта болатын ... ... ... ... алады.
Кванттық құрылымдарды көптеген материалдардан жасаса болады, ... ... ... ең ... ... шалаөткізгіш GaAs - галий арсениді мен галий атомдарының бір бөлігі алюминий атомдарымен араласқан қатты ерітінді AlxGa1-xAs. х шамасы - ... ... ... ... ... ... Галий арсенидіде тыйым салынған аймақ 1,5 эВ, ал қатты ... ... ... ... өсіп ... ... кезінде, қосындысында тыйым салынған аймақ ені 2,2 эВ болады. Кванттық ... ... үшін өсу ... өсіп ... қабатта ұшып жүрген атомдардың химиялық құрамын өзгеру керек. Алдымен тыйым салынған аймағы ен қалың болатын шалаөткізгіш қабатын, яғни ... алу ... ... соң ... ... қабатын және соңында тағы қабатын өсіру керек. Осы жолмен дайындалған ... ... ... ... ... ... көре ... Бұл шұңқыр шеткі тереңдікте болады (электрон-вольттің бірнеше ондаған бөлігі). Онда тек екі ... ... бар, ал ... ... ... ... нөлге айналмайды. Демек, электронды щұңқырдың шекарасында, яғни толық энергия потенциалдық энергиядан аз болатын аймақта табуға болады. Әрине, мұндай классикалық ... ... ... ал ... физикада мүмкін.
Сурет 1.3. Тыйым салынған аймағы қалыңырақ болатын екі шалаөткізгіш ... ... ... ... ... шалаөткізгіш қабатында жасалған кванттық шұңқыр.
Кванттық жіпшелер заряд тасушылыр қозғалысы екі ... ... ... ... ... ... ... қозғалысы координаталардың біреуі бойынша шектелген шалаөткізгішті құрылымдарда сол координата бойында квантталу эффектісі пайда бола бастайды. Нәтижесінде электрондардың еркін қозғалысы ... ... ... ... ... өзгертетін және жаңа қызықты эффектілердің себебі болатын екіөлшемдіге ... ... ... ... ... зерттеу ерекше қызықшылықты тудырады. Жіпше типті құрылымдар жұту және шағылу оптикалық қасиеттерін ... ... ... ... ... оптоэлектроника мен фотониканың жаңа оптимальді құрылғыларын жасау үшін қолданылуы мүмкін. Кванттық жіпшелерден тұратын шалаөткізгіш негізінде жасалған күн элементтерінің ... әсер ... ... ... пайдалы әсер коэффициентіне қарағанда едәуір жоғарғы мүмкін.
Квазибөлшектің қозғалысының үш бағытқа шектеулі болатын жүйелер кванттық нүктелер деп ... ... 1.4-те ... ... мен ... ... ... құрылған кванттық нүктелер көрсетілген. Өсіру процесінде AlGaAs шалаөткізгішіне қосымша ... ... ... ... бұл ... бірге GaAs шалаөткізгішіне қарай кетеді, яғни аз энергиялы облысқа. Бірақ олар өте ... кете ... ... оң ... ... ... ... атомдарына қарай тартылады. Барлық электрондар GaAs жағындағы гетерошекарада шоғырланады және екіөлшемді газды түзеді. ... ... ... ... AlGaAs ... ... ... маскалар қатарын жағудан басталады. Бұдан кейін AlGaAs қабатын түгелдей және GaAs қабатын жарам-жартылай жоятын өңдеу процесі - ... ... ... 1.4). ... ... пайда болған электрондар жабық болып қалады (электрондар орналасқан төрт облыс қызылмен боялған). Целиндрлер ... 500 нм ... ... 1.4. Екі ... ... екіөлшемді электронды газда түзілген кванттық нүктелер.
Кванттық нүктеде қозғалыс үш бағытқа шектелген және энергетикалық спектр атомдағыдай толық дискретті. ... ... ... жасанды атомдар деп те атайды, тіпті әрбір нүкте мың, онмыңдаған нағыз атомдардан тұрса да. ... ... ... бірнеше нанометрде болады. Кәдімгі атом секілді кванттық нүкте бір немесе біпнеше еркін электрондардан тұрады. Егер бір ... ... онда бұл ... ... ... егер екеу болса - гелий атомы және т.б.
1.4 Кванттық жіпшелері бар жұқа ... ... ... сканерлейтін туннельді, атомды-күштік және т.б. микроскопияның қазіргі түрлері қабыршақтар бетінің ... ... ... ... мүмкіндік береді. Осы әдісердің көмегімен наномасштабты шалаөткізгіштік құрылымдардың, сонымен қатар кванттық жіпшелердің де суреті алынған.
[6] ... ... ... ... және ... оптикалық қасиеттері зерттелген. Наножіпшеден тұратын кремний қабыршағы беті сурет 1.5-те көрсетілген. Сурет сканирлейтін электронды микроскоп ... ... ... ... ... ... 30-дан 200 нм-ге дейін, ал олардың биіктігі шамамен бірдей және 24 мкм ... ... ... ... ... құрылымды бола алады, ал арасындағы қашықтық олардың диаметрінің ... ... Сол ... ... ... ... жіпшелердің фотолюменесценциясы да зерттелген. Зерттеу жұмыстары кремний қабыршағында күмістің нанобөлешектерімен қосса фотолюминесценция интенсивтілігінің артуына әкелетінін көрсеткен. ... 1.5. ... ... ... ... ... жұмыста наножіпшелерді алу, олардың морфологиясын және құрылымын тәжірибелік зерттеудің нәтижелері көрсетілген (сурет 1.6). Сурет ... ... ... ... ... 1.6. (a) GaAs ... ... тұратын, (b) GaAs бір қатарынан тұратын, GaP (c) наножіпшелер қатарынан тұратын беттердің морфологиясы.
[8] мақалада гетереқұрылымды кванттық ... ... ... қарастырылған, нәтижесінде шамамен бірдей биіктіктегі кванттық наножіпшелер алынған (сурет 1.7). Сурет сәуле түсіру және сканирлейтін электрондық микроскоптар көмегімен алынған. ... 1.7. (a) - ... ... (b) - ... мүмкіндікпен алынған бөлік шекарасының суреті, (c) - кремний төсемесінде алынған GaAs/GaP ... ...
[9] ... ... және ... ... ... молекулалық-сәулелік әдісімен алынған гетереқұрылымды InP/InAsP/InP жіпше түріндегі нанокристалдарды өсіруден кейінгі босаңдатудың әсері қарастырылған. Аргон атмосферасындағы ... ... (1 ... ... ... ... сәулеленудің интенсивтілігін арттыру, латералдық өсіру жолымен алынған InAsP-кванттық шұңқырлардан сәулеленуді басу және жіпше тәрізді нанокристалдарда ... ... ... ... ... ... ... көрсетілген. Сурет 1.8-де төсеменің 380⁰С температура кезінде сканирлейтін электронды микроскоп көмегімен алынған кванттық наножіпшелер ансамблі InP/InAsP/InP көрсетілген. Наножіпжелердің орташа ... ... 1 мкм, ... 30-60 нм ... аралығында. InAsP орналастырылған аймағына сәйкес келетін орында наножіпшелердің жергілікті жуандауы байқалады, одан кейін наножіпшелер диаметрі азаяды.
Сурет 1.8. InP/InAsP/InP кванттық ... ...
CdO ... ZnO төсемесіндегі суреті [10] жұмыста алынған. Наноқұрылымдар жылулық шаңдату ... ... ... ... ... жүргізу үшін сканирлейтін туннелдік микроскоп қолданылған. Зерттеу үшін авторлар мырыш тотығын алған, себебі бұл ... ... ... ... ... болуы себепті оптоэлектроникада перспективалық материал ретінде қызығушылық тудырады.[10] жұмыстың нәтижелерінің ... ... ... наножіпшелердің шамамен бірдей биіктікте болатынын көрсетеді. Ол көбінесе, кванттық жіпшелер түрдігі құрылымды қабыршақтың оптикалық қасиеттерін ... 1.9-да ... ... ... бетінің фотографиясы көрсетілген. Сурет 1.9 сканирлейтін электронды микроскоп көмегімен алынған. ... 1.9. ... ... ... ... ... әр ... (b) - ZnO наножіпшелері; (c), (d) - ZnO наножіпшелері - CdO ... ... ... ... ... алу ... ... қызығушылық тудырады. [11] жұмыста көлденең кванттық жіпшелерді көпқабатты құрылымдарда алу жолдары жазылған. Алдымен шалаөткізгіштік қабыршақта ... ... бір ... ... және көлденең кванттық жіпшелерді құратын кванттық нүктелерді өсіреді. Кванттық нүктелердің қатарға реттеліп орналасуы және гетерошекараның жазықтылығы көпқабатты ... ... ... ... ... алынатыны анықталған. Периодтардың санын көбейткенде кванттық нүктелердің қатарға тізілуі және бағыт ... ... ... ... Қарастырылып отырған құрылымдардың латералдық тәртіптілігін арттыру нанообъектілердің созылмалы деформациясы мен формасы релаксациясының анизотропиясына себепші болатын сәулеленудің оптикалық ... ... ... ... ... ... алу процесі сурет-1.10-да көрсетілген. Бұл суретте берілген кескіндер атомдық-күштік микроскоптың көмегімен алынған.
а ә ... 1.10. In0,5 Ga0,5 As/GaAs ... ... беті ... ... ... ... кванттық жіпшелер [12] жұмыста да алынған. Сурет ... ... ... микроскопия көмегімен алынған NaCl төсемесіндегі Pt/Cu наножіпшелер қатары көрсетілген. Жұмыста көлденең наножіпшелер наноэлектроникада оптикалық өлшеулер үшін ... ... ... кең ... ие бола ... ... ... 1.11. NaCl төсемесіндегі Pt/Cu көлденең наножіпшелері.
Егер ... ... оң тура ... бере ... ... ... кұрылымның электрлік, фотоэлектрлік қасиеттерін басқаруда қоладанға болады деп күтуге болады.
Сонымен,микроскопияның ... ... ... ... ... ... ... кванттық-өлшемдік құрылымдардың, оның ішінде кванттық жіптердің құрылу түрінде білдіретін жұқа қабыршақтардың нанокластерлік құрылысы және өздігінен ... бар ... ... ... ... ...
Технология кванттық жіпшелер мен нүктелерді алудың біренеше әдістерін жетілдірді. Бұл құрылымдарды мысалға, екі ... ... ... ... газ ... ... жасаса болады. Мұны жасауға болады, егер электрондардың қозғаласын тағы бір немесе екі бағытқа шектейтін қосымша барьерлермен қаптайтын болса.
Кванттық жіпшелер шалаөткізгіштік ... ... ... жырашықтың төменгі нүктесінде түзіледі. Егер бұл жырашықтың негізіне тыйым салынған аймағы жіңішке болатын ... ... ... онда бұл ... ... екі бағытқа шектеулі болады.
1.5 Туннельдік эффект
Туннельдік эффект дегеніміз барьердің энергиясы қарапайым бөлшектің, мысалы, ... ... ... ... ... кездегі потенциалдық барьерден өтуі. [13]
Туннельдік эффект классикалық механикаға үйлеспейтін, принципті түрде кванттық-механикалық эффект болып ... ... мен ... үшін негізгі қызығушылық тударатыны осы болып табылады. классикалық механикада кез-келген Е ... бар ... дене V0, ... ... барьерден өте алмайды, егер (сурет 1.12а). Мұндай барьерге барғанда ... тек ... кете ... Бұл ... ... сақтау заңына толықтай бағынады. Бірақ егер материалдық дене ретінде электронды ... ... онда ... ... ... ... ... Шынында да, электронға корпускулярлық қасиет қаншалықты тән болса, толқындық қасиет те соншалықты тән болады.
Сурет 1.12. Классикалық (а) және ... ... (б, в) ... ... ... ... а) Е - бөлшектің толық ... V0 - ... ... ... ... солдан оңға қарай қозғалуда; б) ϕ2(x) - х нүктесінде бөлшекті табу ықтималдылығы; в) ϕ2(x> R) - ... ... ... ... барьерден бөлшекті табу ықтималдылығы, R - барьердің ені.
Егер патенциалдық барьердің ені R > NC, NV. Бұл ... ... ... p+ пен n+ ... ... салынбаған аймақтарында орналасады.
Сурет 1.13. 1И104 туннельдік диодтың тура қосылған кездегі ВАС-ы
n+-типті шалаөткізгіште өткізгіштік аймағында барлық күй Ферми деңгейіне ... ... бос емес ... ал ... ... - ...
Ортақ қасиеттері бар электрлік құрылғылардың жұмыс облысында кез-келген ВАС әрқашан да оң болады. Мұндай электрлік құрылғының дифференциальдық ... ... ... ... ... оң болады. Яғни, кернеуді арттырған сайын ток та өсіп отырады. Оң кедергісі бар электрлік құрылғы және оның ... ток ... ... энергияны қажет етеді. Сонымен қатар ВАС-ы теріс аумаққа ие электрлік құрылғылар да бар. ... ... ... ... ... ... ...
Теріс дифференциалдық кедергісі бар құрылғыларда айнымалы токта қуатты қажет етпейді, керісінше қуат ... деп ... да ... Бірақ, бұл мұндай электрлік құрылғы энергия көзі бола алады дегенді білдірмейді. ВАС-та теріс ... ... ... үшін сыртқы қорек көзі керек.
Туннельді диодқа кейбір ... ... ... мәнді кернеу бергенде оның ВАС-ында теріс дифференциалды кернеуді сипаттайтын аумақ ... ... ... ... ... - ... өтіп ... токты I (dV/dl=R

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 31 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Фракталдар7 бет
Бейсызық физиканың жаңа әдістері және компьютерлік модельдеудің көмегімен айнымалы жұлдыздар мен галактикалардың фракталдық қасиеттері мен заңдылықтарын анықтау59 бет
Кейбір астрофизикалық құбылыстарды динамикалық хаос теориясы әдісімен сипаттау36 бет
Күн белсінділігін рекурренттік талдау әдісімен зерттеу нәтижелері11 бет
Күндегі және планета аралық кеністіктегі бейстационар процестердің мультифракталдық сипаттамалары64 бет
Сигналдардың вейвлет-талдауы9 бет
«Электрлік тізбек теориясы» пәні бойынша тест сұрақстар14 бет
Бейсызық физиканың әдістерін нақты радиофизика есептерін шығаруда пайдалану13 бет
Жарықшығаратын құрылымдардың электролюминесценциясының спектрлік сипаттамалары41 бет
Жарықшығаратын құрылымдардың электролюминисценциясының спектрлік сипаттамалары26 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь