Движение частицы в сферически симметричной прямоугольной потенциальной яме.
Движение частицы в сферически симметричной прямоугольной потенциальной яме. - Лекция, раздел Философия, ЛЕКЦИЯ №1 ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СТРУКТУРЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ Развитие Нанотехнологии Инициировало Широкое Исследование Новых Классов Наноо...
Развитие нанотехнологии инициировало широкое исследование новых классов нанообъектов, в частности квантовых точек, в которых осуществляется пространственное ограничение носителей заряда в трех измерениях. Квантовые точки как квазинульмерные системы важны не только как возможная элементная база для наноэлектроники, но и как модельные объекты для фундаментальных исследований. Электронный спектр изолированных КТ представляет собой набор дискретных уровней размерного квантования, и в этом смысле они могут рассматриваться как гигантские искусственные атомы с контролируемо изменяемыми параметрами, такими как глубина и характер удерживающего потенциала, число частиц и характерные размеры области их локализации.
Вид удерживающего потенциала определяется способом получения КТ. Для его представления наиболее часто используются модель «жестких стенок»и модель параболического удерживающего потенциала.
Соответствующая ортонормированная система одночастичных волновых функций имеет вид
(1.7.12)
где m-магнитное квантовое число; -присоединенные функции Лежандра первого рода; Г(x) - гамма-функция Эйлера; - обобщенный многочлен Лагерра; r,Θ,φ- сферические координаты от центра ямы; α - параметр крутизны удерживающего потенциала U(r,Θ,φ)=αr2.Так как каждое значение может быть получено несколькими комбинациями значений n и l, стационарные состояния сферического осциллятора, начиная с третьего, оказываются g(N)-кратно вырожденными, причем
g(N)=0,5(N+1)(N+2) (1.7.13)
Например, уровень энергии будет шестикратно вырожден. В одном из этих шести состояний угловой момент (а следовательно, и орбитальное квантовое число l) равен нулю (s-состояние), а остальные пять состояний относятся к d-состояниям, которые различаются проекциями углового момента.
Необходимо отметить, что в случае сферического осциллятора вырождение каждого из p-, d-, f - и т.д. состояний является результатом сферической симметрии потенциального поля, а вырождение, благодаря которому s-состояние имеет энергию, совпадающую с энергией d-состояния (при N = 2), является «случайным». Оно обусловлено не симметрией задачи, а квадратичной зависимостью потенциальной энергии от радиуса. Если зависимость потенциальной энергии от радиуса будет отличаться от квадратичной (т.е. от U(r,Θ,φ)=αr2), например, членом βr2k, то вырождение, связанное со сферической симметрией, сохранится, а случайное - будет отсутствовать.
Фундаментальные явления.
Поведение подвижных носителей заряда (электронов и дырок) в наноразмерных структурах определяют три группы фундаментальных явлений: квантовое ограничение, баллистический транспорт и квантовая интер
Гетеропереходы первого и второго типов.
Рассмотрим одиночный гетеропереход между двумя полупроводниками A и B, имеющими в общем случае различную ширину запрещенной зоны
Энергетическая диаграмма одномерной сверхрешётки
Полупроводниковые квантово-размерные структуры на основе гетеропереходов принято различать по числу направлений, вдоль которых происходит ограничение движения носителей заряда (электронов или дырок
Рассеяние частиц на потенциальной ступеньке.
Проведем анализ системы, в которой частицы, испускаемые источником, удаленным на большое расстояние, рассеиваются на той или иной преграде, уходя после этого в бесконечность.
Простейшей м
Потенциальный барьер конечной ширины.
В реальной физической ситуации мы всегда имеем дело с барьером конечной ширины. Найдем коэффициенты отражения и прохождения при движении частицы через прямоугольный потенциальный барьер ширины
Частица в прямоугольной потенциальной яме.
При выращивании пленки узкозонного полупроводника между двумя слоями широкозонного материала может быть реализован потенциальный рельеф, показанный на рис. 1.4.
Особенности движения частиц над потенциальной ямой.
Мы рассмотрели случай, когда полная энергия частицы Е меньше высоты стенок потенциальной ямы (финитное движение). Здесь размерный эффект проявляется в квантовании энергии и волнового вектора
Прохождение частицы через многобарьерные квантовые структуры.
При исследовании поведения частицы (электрона) в системах, содержащих изолированные КЯ и потенциальные барьеры, установлено, что при туннелировании через одиночный потенциальный барьер коэффициен
Электрон-фононное рассеяние.
Расчеты механизмов электрон-фононного рассеяния в низкоразмерных полупроводниковых структурах показывают, что они во многом схожи с процессами в объемных полупроводниках, например, такое рассеяни
Межподзонное рассеяние.
Рассмотрим двумерную электронную систему, локализованную в потенциальной яме, входящей в состав модулированно-легированной гетероструктуры или полевого МОП-транзистора. Очевидно, что при достаточн
Экспериментальные данные по продольному переносу
На рис. 6.2 представлены данные, иллюстрирующие прогресс, достигнутый в области повышения подвижности электронов при продольном переносе за последние двенадцать лет в наноструктурах на основе GаАs,
Продольный перенос горячих электронов
В некоторых типах полевых транзисторов и наноструктур кинетическая энергия электронов, ускоряемых электрическим полем, может становиться очень высокой и значительно превышать равновесную тепловую
Поперечный перенос в наноструктурах в электрическом поле.
В этом разделе мы рассмотрим движение носителей в направлении, перпендикулярном плоскостям потенциальных барьеров, разделяющих квантовые гетероструктуры. Такой вид переноса часто ассоциируется с
Резонансное туннелирование
Резонансное туннелирование (РТ) сквозь двойной потенциальный барьер является одним из явлений вертикального квантового переноса, уже нашедший широкое практическое применение в создании диодов и тр
Влияние поперечных электрических полей на свойства сверхрешеток
Ранее уже указывалось, что электронные состояния в сверхрешетках образуют электронные зоны или подзоны, которые гораздо уже, чем соответствующие зоны в обычных кристаллах. Малая ширина зон и энерг
Квантовый перенос в наноструктурах
Рассмотрим далее процессы квантового переноса, происходящие при протекании через наноструктуры тока от присоединенных к ним внешних источников. Такие процессы можно также назвать мезоскопическим
Квантовая проводимость. Формула Ландауэра.
Для самого простого описания эффектов квантовой проводимости удобно рассмотреть одномерную мезоскопическую полупроводниковую структуру, типа квантовой проволоки. Если такая проволока является дос
(1.7.12)
-присоединенные функции Лежандра первого рода; Г(x) - гамма-функция Эйлера; 
- обобщенный многочлен Лагерра; r,Θ,φ- сферические координаты от центра ямы; α - параметр крутизны удерживающего потенциала U(r,Θ,φ)=αr2. Так как каждое значение 
может быть получено несколькими комбинациями значений n и l, стационарные состояния сферического осциллятора, начиная с третьего, оказываются g(N)-кратно вырожденными, причем
будет шестикратно вырожден. В одном из этих шести состояний угловой момент (а следовательно, и орбитальное квантовое число l) равен нулю (s-состояние), а остальные пять состояний относятся к d-состояниям, которые различаются проекциями углового момента.
Новости и инфо для студентов