Технологія одержання квантових точок
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
Міністерство освіти і науки України
Державний вищий навчальний заклад
Фізичний факультет
Кафедра твердотільної електроніки
ТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ КВАНТОВИХ ТОЧОК
Курсова робота
Зміст
Вступ
Розділ 1. Квантові точки як нанообєкти
1.1 Нанорозмірні матеріали як проміжні між атомною та масивною матерією.
1.2 Енергетичні рівні напівпровідникової квантової точки.
1.3 Різноманіття квантових точок
Розділ 2. Отримання квантових точок
2.1 Літографічний метод
2.2 Епітаксіальний метод
2.3 Колоїдний метод
Розділ 3. Оптичні властивості квантових точок
Розділ 4. Деякі можливі застосування
Висновки
Список використаної літератури
Вступ
Коли носії заряду і збудження обмежені у всіх трьох вимірах, система називається „квантовою точкою”. Це досить довільно, оскільки, наприклад, кластери, які складаються з кількох атомів необовязково розглядаються як квантові точки. Хоча кластери менші, ніж довжина хвилі де Бройля, їх властивості критично залежать від точного числа атомів. Великі кластери мають добре визначену решітку і їх властивості вже критично не залежать від точного числа атомів. Для таких систем ми будемо використовувати термін „квантові точки” [1].
У квантовій точці рух електронів обмежений у всіх трьох вимірах і є тільки дискретні -стани у просторі. Кожний індивідуальний стан у просторі може бути представлений точкою. Тільки дискретні рівні енергій є дозволеними, вони показані дельта-піками у розподілі . Як ми можемо бачити, енергетичні зони конвертують у атомоподібні енергетичні стани з силою осцилятору, стиснутою в декілька переходів.
Ця зміна найбільш виражена на краях смуг і впливає на напівпровідники більше, ніж на метали. У напівпровідниках електронні властивості сильно повязані з переходами між краями валентної зони та зони провідності. На додаток до дискретності рівнів енергії необхідно також підкреслити наявність певної нульової енергії. У точці, навіть у основному стані, електрони мають енергії більші, ніж електрони у масивному твердому тілі на краю зони провідності [2].
Отже, розкриття даної теми є не лише актуальним, але й сучасним, оскільки застосування квантових точок є досить перспективним у різних галузях техніки.
У розкритті даної теми мені допомогло використання великої кількості літературних джерел.
Дана курсова робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків і списку використаної літератури. В першому розділі описуються квантові точки з погляду наносвіту, в другому розділі мова йде про методи отримання квантових точок, в третьому розділі оптичні властивості квантових точок, в четвертому розділі можливості застосування.
Розділ 1. Квантові точки як нанообєкти
1.1 Нанорозмірні матеріали як проміжні між атомною та масивною матерією
Наномасштабні матеріали часто поводяться подібно і до макроскопічного твердого тіла, і до атомної або молекулярної системи. Розглянемо, наприклад, випадок неорганічного кристалу, що складається з декількох атомів. Його властивості будуть відрізнятися від властивостей одного атому, але не будуть такими ж, як і у масивного твердого тіла. Число атомів на поверхні кристалу, наприклад, складає значну частку загального числа атомів, отже, вони будуть суттєво впливати на загальні властивості кристалу. Можна передбачати, що такий кристал буде мати вищу хімічну реактивність, ніж відповідне масивне тверде тіло і що він імовірно буде плавитися при нижчій температурі. Розглянемо приклад вуглецевої нанотрубки, яку можна розглядати як шар графіту, згорнутий таким чином, що атоми вуглецю на одному краю шару є ковалентно звязаними з атомами на протилежному краї шару. На відміну від своїх індивідуальних компонент (складових), вуглецева нанотрубка хімічно є надзвичайно стабільною через те, що валентності всіх її атомів насичені. Більше того, ми можемо передбачити, що вуглецеві нанотрубки можуть бути хорошими провідниками тому, що електрони можуть вільно рухатися вздовж цих тонких дротоподібних структур. Очевидно, що такі нанорозмірні обєкти можуть мати властивості, не характерні для масивного твердого тіла або для атомів та молекул. Ці властивості можна пояснити тільки законами квантової механіки.
Квантова механіка. Фундаментальним положенням квантової механіки є дуалізм частинка-хвиля, уведений де Бройлем. У відповідності з цим принципом будь-яка частинку можна характеризувати хвилею, довжина хвилі якої обернено пропорційна імпульсу частинки. Коли розмір фізичної системи стає порівняним з довжиною хвилі частинок, що взаємодіють у такій системі, поведінка частинок найкраще описується правилами квантової механіки. Вся інформація про частинку, яка нам потрібна отримується розвязанням відповідного рівняння Шредінгера. Розвязок цього рівняння представляє можливі фізичні стани, в яких може перебувати система. Оскільки довжина хвилі макроскопічного обєкту насправді є набагато меншою, ніж його розмір, то траєкторія такого обєкту може описуватися законами класичної механіки. Але ситуація змінюється, наприклад, у випадку електронів, що обертаються навколо ядра, оскільки їх довжина хвилі того ж порядку величини, як і відстань електрон-ядро [2].
Можна використати дуалізм частинка-хвиля для простого пояснення пове?/p>