Mavzu: Nanotuzilmalarni hosil qilishning epitaksial usullari. Molekulyar nurli epitaksya. Epitaksya usulida kvant nurlarini o’z-o’zidan tashkillashish vositasida shakillantirish

O'z-o'zidan super panjara hosil bo'lishi
Qotishmalar uchun bir xil pog'onali to'plamlarning mavjudligi o'z-o'zidan tashkil etilgan o'sishning boshqa turini bashorat qilishga olib keladi. Bosqichli to'da bo'ylab bir xil bo'lmagan stress bir turning to'daning yuqori qismida, ikkinchisi esa pastki qismida imtiyozli ravishda qo'shilishiga olib kelishi mumkin. Masalan, SiGe ning Si ustida o'sishida siqilish kuchlanishi to'daning yuqori qismida qisman bo'shatiladi, lekin pastki qismida kuchayadi. Shuning uchun, Ge imtiyozli ravishda to'plamning yuqori qismidagi qadamda, bilan o'z ichiga oladi.
O'z-o'zini tashkil etishning boshqa mexanizmlari
Nano o'lchamdagi tuzilmalarni o'z-o'zini tashkil etishga olib kelishi mumkin bo'lgan boshqa mexanizmlar mavjud. Ikkita dastlabki tahlillar shuni ko'rsatadiki, o'sish jarayonida o'murtqa parchalanish o'z-o'zidan super panjara hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin.
Nano o'lchamdagi tuzilmalarni o'z-o'zini tashkil etishga olib kelishi mumkin bo'lgan boshqa mexanizmlar mavjud. Ikkita dastlabki tahlillar shuni ko'rsatadiki, o'sish jarayonida o'murtqa parchalanish o'z-o'zidan super panjara hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin.
Nano o'lchamdagi tuzilmalarni o'z-o'zini tashkil etishga olib kelishi mumkin bo'lgan boshqa mexanizmlar mavjud. Ikkita dastlabki tahlillar shuni ko'rsatadiki, o'sish jarayonida o'murtqa parchalanish o'z-o'zidan super panjara hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin.

5. 
   Asbob tuzulmalarida kvant nuqtalar massivini ishlatish istiqbollari.
   

Juda kichik oʻlchamli (10-20 nm atrofida) kristallar rus tilidagi adabiyotlarda kvant nuqtalari deb yuritiladi. Umuman olganda, ular umuman nuqtalar emas, lekin hozirgi kunga kelib, „kvant nuqtasi“ allaqachon ilmiy atamaga aylanib ulgurgan. Ularni bunday nomlashlariga sabab, juda kichik o‘lchamlarda, elektronning kvant xossalari namoyon bo‘lishidir. O‘ta kichik o‘lchamlardagi fizik xususiyatlar yirik kristallarning fizik xossalaridan butunlay farq qilishi mumkin. Masalan, metall xossasiga ega bo‘lgan moddaning o‘lchamlarini kichraytirib borish orqali, uni dielektrikka aylantirish mumkin. So‘nggi yillarda ko‘plab moddalarning nanokristallarini olish usullari ishlab chiqilmoqda. Hozirgi kunga kelib, bunday moddalarga qiziqish faqatgina ilmiy tadqiqotlar uchun emas, balki amaliy ahamiyatga ham ega bo‘lib bormoqda. Bunga misol qilib, nanokristallar asosida ishlaydigan lazerlar yoki nanoo‘lchamdagi xotira qurilmalarini aytish mumkin. Ular barcha parametrlar bo‘yicha hozirgi kungacha mavjud bo‘lib kelgan qurilmalardan afzalliklarga ega. Erkin elektronning energiyasini quyidagi koʻrinishda yozish mumkin:
E=�=�0�22=�22�
Ushbu formulaga binoan, erkin elektron istalgan energiyaga ega bo‘lishi mumkin. Kristall tuzilishga ega bo‘lgan qattiq jismda kristall panjara davriy potensiali tufayli energiyaning taʼqiqlangan qiymatlar intervali hosil bo‘ladi. Yaʼni zonaviy struktura hosil bo‘ladi. Ushbu taʼqiqlangan intervalni taʼqiqlangan zona deb ataladi. Ushbu zona valent zonani o‘tkazuvchanlik zonasidan ajratib turadi. Elektronning kristallardagi xossalarini tushuntirish uchun kvant fizikasi qonunlaridan foydalaniladi.
Agar elektron yo‘nalishlaridan biri bo‘yicha (masalan, d qalinlikli yupqa folgada) chegaralanish bo‘lsa hamda �<�d shart bajarilganda, energiya bo‘yicha kvantlanish hosil bo‘ladi. Natijada elektron faqatgina maʼlum bir qaiymatlardagi energiyalarni qabul qila oladi:
, n=1,2,3,...
Yaʼni, ushbu yo‘nalish bo‘yicha elektron impulsining ruxsat etilgan qiymatlari (kristallda uni kvaziimpuls deb ataladi) quyidagiga teng bo‘ladi:

Elektronning kristalldagi massasi m, yaʼni effektiv massasi, erkin elektronning massasi �0  dan farq qiladi. U shunchaki kvaziimpuls va energiya o‘rtasidagi bog‘liqlikni xarakterlaydi hamda uning qiymati yarimo‘tkazgichlarda erkin elektronning massasidan bir necha marta kichik bo‘ladi. Elektronning yassi sirtda harakatlanishi uchun yirik kristalldagi kabi zonaviy struktura saqlanib qoladi. Elektronning minimal energiyasi (n=1 da) energiya bo‘yicha kvantlanishda nolga teng bo‘lmaydi va struktura o‘lchami d kamayib borgani sari 1/�21/  qonuni asosida ortib boradi.
Pauli prinsipiga asosan, bitta energetik holatda turli spinlarga ega bo‘lgan elektronlar soni ikkitadan ko‘p bo‘lishi mumkin emas. U holda, biz qandaydir yo‘l bilan strukturaga elektronlarni kiritganimizda, ular energiyalari ortib borish tartibida qayta taqsimlanadi. Elektronlarning kristalldagi xossalarini tushuntirish uchun holat zichligi �g deb ataladigan kattalik kiritiladi. Ushbu kattalik �N holatlar sonining birlik energiya intervaliga nisbati bilan aniqlanadi:

Qisqacha aytganda, kvant nuqta — bu elektr xossalari uning o‘lchamlari va shakliga bog‘liq bo‘lgan yarimo‘tkazgich. Kristallning o‘lchamlari qanchalik kichik bo‘lsa, energetik sathlar orasidagi masofa shunchalik katta bo‘ladi. Masalan, elektronning quyi energetik sathga o‘tishida foton nurlanadi. Biz kvant nuqtasining o‘lchamlarini o‘zgartira olamiz, demak, nurlanayotgan foton xususiyatlarini ham o‘zgartira olamiz.