納米技術(shù)及其應(yīng)用第六章(已修改)
2025-05-14 12:40 本頁面
【正文】 納米技術(shù)及其應(yīng)用 第六章 量子阱 、量子線、 量子點簡介 第 6章 量子阱、量子線、量子點簡介 量子阱、量子線和量子點的概念 量子點的制備方法 單電子晶體管 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 167。 量子阱中的量子尺寸效應(yīng) 167。 量子點的類型及制備方法 167。 量子點器件簡介 第 6章 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 Back 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 隨著對半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)的研究深入，以及半導(dǎo)體超精細加工（如電子束光刻）技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)可以制成一類新的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，即半導(dǎo)體納米級結(jié)構(gòu)。 由于其尺度已經(jīng)小到可以與電子的費米波長或散射長度相比擬，這類結(jié)構(gòu)中的電子只能處于量子化的態(tài)上。 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 量子阱 ——半導(dǎo)體中的二維電子氣 ：電子一個方向的自由度被限制，而在其它兩個維度上可自由或準自由的運動。具有這種電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)稱為量子阱。 具有量子尺寸效應(yīng)的勢阱稱為量子阱 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 量子阱結(jié)構(gòu)： 襯底 a b A B Eg E39。g a b E39。g Eg 采用分子束外延技術(shù)可以制備！ 量子阱的能級圖 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 分子束外延技術(shù)的原理 MBE GaAsAlxGa1xAs原理圖 加熱器 Be Al As Ga Si 噴射爐 擋板 分子束 襯底 外延生長區(qū) 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 超晶格和多量子阱結(jié)構(gòu)： 兩種（或兩種以上）超薄的半導(dǎo)體層（每層厚幾埃到幾百埃）交替生長形成的多層結(jié)構(gòu)，就是通常所說的 超晶格 或 多量子阱 結(jié)構(gòu)。 多量子阱 超晶格 勢壘較窄 勢壘較寬 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 常見的 2DEG結(jié)構(gòu)： 調(diào)制摻雜技術(shù)制造的高遷移率晶體管示意圖 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 襯底 量子線 ——半導(dǎo)體中的一維電子氣 ：電子只能在一個維度上自由運動，而其它兩個維度被限制。具有這種電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)稱為量子線。 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 量子線的其它制備方法 三種量子線的制備方法（量子線的界面質(zhì)量不相同） 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 量子點 ——半導(dǎo)體中的零維電子氣 ：電子在三個維度上的運動受限。具有這種電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)稱為量子點。 量子點通常是指由人工制造的小系統(tǒng)，尺寸為 10nm～1μm，其中含有 1～ 1000個可以被控制的電子。 167。 量子阱、量子線和量子點的概念 點意味著空間一個極小的區(qū)域。在半導(dǎo)體制造的量子點中大約有百萬個電子。大多數(shù)電子緊緊束縛在核周圍，自由電子數(shù)目非常少（在一個到幾百個之間）。這些電子的德布羅意波長是可以與點的尺寸相比的。因為類似于真實原子，量子點也稱為人造原子。類似量子線，采用刻蝕或者分裂柵技術(shù)也可以制造量子點。 量子點的電子占據(jù)離散的能級。量子點還有另一個特性，稱為充電能，這是給點中添加或取出一個電子所需要的能量。 第 6章 167。 量子阱中的量子尺寸效應(yīng) Back 167。 量子阱中的量子尺寸效應(yīng) 求解一維無限方勢阱條件下的波動方程，可以得到電子能量本征值為： E1 E2 E3 一維無限方勢阱圖 22222 nmLEE zn??? ?式中， n=1, 2, 3, ………… 式（ 1） 0 Lz Z E m 為電子質(zhì)量； Lz為勢阱寬度； n 為量
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