Читать онлайн «Введение в физику наноструктур: учебное пособие для вузов»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ» М. М. Маслов, Л. А. Опенов ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ НАНОСТРУКТУР Рекомендовано УМО “Ядерные физика и технологии” в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений Москва 2011 УДК 539. 2 (075) ББК 22. 37 я7 М31 Маслов М. М. , Опенов Л. А. Введение в физику наноструктур: учебное пособие. М. : НИЯУ МИФИ, 2011. – 80 с. Настоящее учебное пособие написано на основе лекций и семинаров по курсу “Введение в физику наноструктур”, проводимых в НИЯУ МИФИ на кафедре “Компьютерное моделирование и физика наноструктур и сверхпроводников”. Цель курса – ознакомление слушателей с основными типами наноструктур, их отличительными особенностями и возможными областями применения. Повышенное внимание уделяется полупроводниковым наноструктурам и их характеристикам. В пособии также даются начальные сведения о квантовых нитях, квантовых точках, углеродных нанотрубках, малых атомных кластерах. Учебное пособие предназначено для студентов старших курсов, специализирующихся в области физики твердого тела и наноструктур. Пособие подготовлено в рамках Программы создания и развития НИЯУ МИФИ. Рецензент д-р физ. -мат. наук, проф. В. А. Кашурников ISBN 978-5-7262-1525-9 © Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 2011  Содержание 1. Классификация наноструктур по их мерности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 5 2. Свободный одномерный электронный газ. Плотность состояний. Энергия Ферми. Химический потенциал. Полная энергия... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 10 3. Свободный двумерный электронный газ. Плотность состояний. Энергия Ферми. Химический потенциал. Полная энергия... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 18 4. Полупроводниковые квантовые ямы. Энергетическая диаграмма. Энергетический спектр электронов и дырок. Плотность состояний. Граничные условия на границе раздела двух полупроводников с разными эффективными массами ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 24 5. Способы изготовления полупроводниковых квантовых ям. Полупроводниковые гетероструктуры. Наноинженерия. Сверхрешетки. Практическое использование полупроводниковых гетероструктур. Резонансно-туннельный диод ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 30 6. Полупроводниковые квантовые нити. Энергетический спектр. Плотность состояний. Способы изготовления... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 38 7. Энергетический спектр электронов в квантовых нитях, полученных методом заращивания поверхности скола. Баллистическая проводимость квантовых нитей... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 44 8. Полупроводниковые квантовые точки. Энергетический спектр кубических квантовых точек. Способы изготовления квантовых точек. Энергетический спектр квантовых точек с двумерным и трехмерным потенциалами конфайнмента.