Введение

Список литературы

Применение систем низкой размерности

При рассмотрении явлений в полупроводниках обычно предполагается, что размеры объекта (кристалла, эпитаксиальной пленки и т. п.) по всем трем координатам х, у, z настолько велики, что они не влияют на свойства этого объекта. В большинстве случаев рассматривались изотропные материалы, свойства которых одинаковы по всем направлениям. Возможная анизотропия свойств, проявляемая, например, в анизотропных кристаллах или при приложении внешних воздействий к изотропным средам учитывалась введением координатно-зависимых макроскопических параметров среды – тензора диэлектрической проницаемости, тензора эффективной массы и т. п.

Объекты, фундаментальные физические свойства которых не зависят от их размеров в трех измерениях, называются трехмерными или 3D*(*От англ. Dimension – измерение, размерность*).

В современной электронике, особенно в опто- и наноэлектронике особая роль принадлежит так называемым системам низкой размерности, где движение ограничено по одной, двум или трем координатам. Эти объекты, соответственно, имеют размерность 2, 1 и 0 и обозначаются 2D-, 1D- и 0D.

Напомним, что под размерными эффектами понимают зависимость физических свойств объекта или вещества от его геометрических размеров. Сами эффекты определяются характерной физической длиной, с которой сравниваются размеры образца. Если роль этой характерной физической длины выполняют классические величины, например, длина свободного пробега или диффузионная длина, то такие размерные эффекты называются классическими. Свойства планарного световода зависят от соотношения его толщины и длины волны оптического излучения.

Если роль характерной физической длины выполняют квантовые величины, то такие эффекты называются квантоворазмерными. Для электронов в твердом теле эту роль, как правило, выполняет де-Бройлевская длина волны электрона

где – квазиимпульс электрона, а – его волновой вектор. Если характерный геометрический размер соизмерим или меньше λ_e то проявляются эффекты размерного кватования: электронные спектры квантуются и положения каждого из уровней квантования зависят не только от свойств материала, но и от его геометрических размеров. Это означает, что положением уровней энергии и волновыми функциями электрона можно управлять, меняя геометрические размеры объекта, в котором движется электрон. Структуры, в которых движение электрона ограничено по одной, двум и трем координатам, имеют размерности 2, 1 и 0 (2D-, 1D- и 0D) и называются квантовыми ямами (КЯ) или квантовыми колодцами, квантовыми нитями (КН) или квантовыми проволоками и квантовыми точками (КТ) соответственно.