Транспортные и оптические свойства квантовых проволок и сужений

• Автор: Галкин, Николай Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 126 с. : ил

Оглавление
Введение
Обозначения

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Баллистический электронный транспорт в наноструктурах

1.2. Квазибаллистический и диффузный механизмы электронного транспорта в наноструктурах

1.3. Оптические свойства наноструктур

1.4. Фотокондактанс наноструктур

Глава 2. Баллистический электронный транспорт в трехмерном микросужении

2.1. Кондактанс квантового сужения

2.2. Диагонализация гамильтониана
2.3. Разложение кондактанса в ряд Фурье
2.4. Аналитическое исследование кривой кондактанса
2.5. Обсуждение результатов
Глава 3. Квазибаллистический электронный транспорт в трехмерном микросужении
3.1. Электронные состояния и функции Грина невозмущенного гамильтониана
3.2. Функция Грина и состояния гамильтониана с примесью
3.3. Коэффициенты прохождения
3.4. Кондактанс квантового сужения с примесью
3.5. Обсуждение результатов
Глава 4. Оптические свойства квантовой проволоки
4.1. Поглощение электромагнитного излучения квантовой проволокой
4.2. Обсуждение результатов

Глава 5. Фотокондактанс квантовой проволоки
5.1. Фотокондактанс квантовой проволоки
5.2. Фотокондактанс квантовой проволоки в продольном магнитном поле
5.3. Обсуждение результатов
Заключение
Приложения
Литература
Введение
В последние годы физические свойства квантовых наноструктур привлекают к себе все большее внимание, что обусловлено следующими двумя основными причинами. Во-первых, в данной области физики конденсированного состояния был открыт целый ряд необычных физических эффектов, таких, например, как целый [1] и дробный [2]-[3] квантовые эффекты Холла, эффект Ааронова-Бома [4], квантование кондактанса [5]-[6] в двумерных каналах. Это дает надежду обнаружить в наноструктурах и другие важные с точки зрения фундаментальной физики эффекты. Во-вторых, исследование наноструктур имеет и важное практическое значение. Успехи в области нанотехнологий позволяют надеяться применить различные типы наноструктур для создания новых типов электронных устройств. Некоторые типы наноструктур, такие как сверхрешетки, квантовые ямы и проволоки уже применяются в современных полупроводниковых технологиях. Другие пока используются для создания прототипов устройств, изготовление которых планируется в будущем. Открытие в наноструктурах баллистического транспортного режима позволяет рассчитывать, что в ближайшем будущем будет возможно миниатюризировать транзисторы, применяемые в современных компьютерных технологиях. Ожидается, что основу компьютера будущего будут составлять устройства, изготовленные из массивов наноструктур, обладающих квантовыми когерентными свойствами. Это должно существенно ускорить работу вычислительных устройств, а также сильно их миниатюризировать, что вы-

электрона, г-координата вдоль оси сужения. Частота определяется длиной микросужения иг = Н/т*12. Сечение микросужения аппроксимируется с точностью до членов второго порядка эллипсом с полуосями а = т*Шх, Ь = ^Н(т*шу.
Гамильтониан одноэлектронных состояний в приложенном постоянном и однородном магнитном поле В= (Вх, Ву,Вг) имеет вид
Я = 2^Р_ сА^2 + (2'2)
Для А выбираем следующую калибровку:
А = (~Вуг - Вгу) + (Вху - ^Вух)к (2.3)
Поворотом осей в фазовом пространстве можно привести квадратичный гамильтониан (2.2) к диагональному виду. Тогда этот гамильтониан примет тот же вид, что и в отсутствии магнитного поля, но с другими частотами эффективного потенциала
н = 2^Р2 + - П2С%), (2.4)
где Р, д-новые фазовые переменные. Новые характерные частоты ид,а>2 и П являются функциями величины и направления поля В.
Вероятность прохождения из моды с квантовыми числами (т,п) в (■тп') определяется обобщенной формулой Бюттикера [89] и имеет вид
Дп,п;т',п' = ^тт'^пп'\ Т 6®р( 27Г£:тп)] , (^'^)
где £тп = [Е — По — Етп)/М1, квантовые числа осцилляторов т и п = 0,1,2,..энергия движения электрона в плоскости (^1(^2 равна Етп = Нш(т + 1/2) + Ки>2(п + 1/2), £Побщая энергия электрона.
Эффекты электронного туннелирования через эффективный потенциал Уе^{г) ~ У0 + Етп — т*£12г2/2 приводят к смазыванию пороговой энергии Уе-^(0), что приводит к ненулевой вероятности прохождение