2.8. MBE usulida ekstremal panjaralar va kvant nuqtalarni olish
MBE usulining o'ziga xos xususiyatlaridan biri super panjaralar hosil qilish imkoniyatidir.Bunday tuzilmalarda alohida qatlamlar atom darajasida silliq bo'lgan keskin chegaralarga ega..
.
Z
Y + 2.7-rasm.GaAs/AlAs super panjarasi va strukturaning yo‘nalishi(lar)ida qo‘shimcha davriylik.
potentsialni taqsimlash
Masalan, GaAs/Al super panjarasining rentgen nurlari difraksion tadqiqoti qalinligi har xil boʻlgan (1,5÷20 nm) GaAs va AlAs qatlamlari silliq sirtga ega ekanligini koʻrsatdi.
.
O'ta panjara bir-birining ustiga qo'yilgan yarim o'tkazgich qatlamlardan tashkil topgan davriy tuzilma bo'lib, o'ta panjara davri kristallning panjara konstantasidan katta va elektronning erkin parvoz masofasidan kichik bo'ladi.Bunday strukturada qo'shimcha potensial hosil bo'ladi. kristall panjaraning davriy potentsiali (2.7-rasm).Bu qo'shimcha potensial super panjara potensiali deyiladi.suyuqlik birlamchi yarim o'tkazgich materiallarning energiya zonasi tuzilishida jiddiy o'zgarishlar hosil qiladi.Yarimo'tkazgichli super panjaralar qator xossalarga ega:
- energiya spektri birlamchi yarimo'tkazgichlarga nisbatan sezilarli darajada o'zgaradi;
-bir nechta energiya zonalari mavjud;
- xususiyatlarning kuchli ikki o'lchovli anizotropiyasi yaratiladi; -elektron-teshik rekombinatsiyasi zaiflashadi;
- elektronlar va teshiklarning kontsentratsiyasi qo'shilish darajasi bilan aniqlanmaydi, u super panjara parametrlariga qarab o'zgaradi; - strukturaning rayonlashtirish tuzilishini keng doirada o'zgartirish mumkin. Yarimo'tkazgichli super panjaralarning xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, sun'iy ravishda yaratilgan tuzilmalar yarim o'tkazgich materialining mutlaqo yangi turi hisoblanadi.
Ekstremal kataklarning quyidagi turlari mavjud: -kompozitsion ustki panjaralar: aralash-kompozitsiyali yarimo‘tkazgichli qatlamlarni davriy almashish natijasida olingan, epitaksial qoplamali, o‘z bandlariga yaqin va tarmoqli kengligi bo‘yicha ajratilgan tuzilmalar;
- qo'yilgan super panjaralar: bir xil yarimo'tkazgichning n-vp-tiplarini ketma-ket yig'ish natijasida olingan tuzilmalar.n-vp tipidagi qatlamlar orasidagi qo'shilmagan qatlamlar.
Moviy boncuklar panjaralar bilan kristallangan. Ular ko'pincha GaBase-da yaratilgan.
-spin super panjaralari: yarimo'tkazgichning yupqa qatlamlaridan iborat.Qavatlarning biri magnit bo'lmagan elementlarning atomlari, ikkinchisi esa magnit elementlarning atomlari bilan to'ldirilgan.Bunday tuzilmalar magnit maydonga joylashtirilganda qo'shimcha davriy potensial paydo bo'ladi. butun tuzilish bo'ylab;
-metal-yarim o'tkazgich-dielektrik sistemada sirt zaryadlarining davriy modulyatsiyasi natijasida hosil bo'lgan super panjaralar.Bu erda sirt zaryadlarining davriy siljishi qo'shimcha davriy potensial hosil bo'lishiga olib keladi;
- kuchli ultratovush yoki doimiy yorug'lik to'lqini sohasida namunaning deformatsiyasidan hosil bo'lgan ekstremal panjaralar.Bu ekstremal panjaralar qo'shimcha davriy potensial deformatsiyalari tufayli hosil bo'ladi.
E'tibor bering, eng ko'p ishlatiladigan kompozitlar va qo'shimchalar ekstremal qafaslardir.
Yarimo'tkazgichli super panjaralardan tashqari u magnit va magnit-elektr super panjaralarda ham mavjud.Gigant magnit qarshilik (GMR) effekti ketma-ket ferromagnit va magnit bo'lmagan materiallardan (masalan, Fe-Cr, Co-Cu, Ni-Ag) yasalgan interfazalarda sodir bo'ladi. va boshqalar), shuningdek, bir xil tarkibdagi nanozarrachalar. Bunday nanostrukturalarga magnit maydon qo'llanilganda, shunga o'xshash bir hil materiallarga nisbatan elektr qarshiligi sezilarli darajada kamayadi.
2.8-rasmda Si/SiGe pastki panjarasining, boshqacha qilib aytganda, kvant quduqlari bo'lgan nanohetero-strukturaning ko'ndalang kesimi ko'rsatilgan.
Bunday struktura MBE usuli bilan Si substratiga yotqizilgan.
2.8-rasm. Si/SiGe super panjarasining ko‘ndalang kesimi
2.9-rasm.
MBE usuli kvant nuqtalari asosida tuzilmalarni yaratishga ham imkon beradi. Bunday tuzilmalarni yaratish materialning an'anaviy qatlamli cho'kmasini rad etishga olib kelishi mumkin. Haqiqatan ham, GaAs substratining yuzasida bir yoki ikkita InAs monoqatlamlari yotqizilgan bo'lsa, bu qatlam beqaror bo'ladi va ma'lum sharoitlarda turli o'lchamdagi kichik orollarga o'z-o'zidan parchalanishi mumkin. Bunday orollarning aniq chegaralari yo'q. Cho'kilgan InAs qatlamining qalinligi to'rtta monoqatlamgacha oshirilsa, asosi kvadrat, tomonlari 14 nm, balandligi 6 nm gacha bo'lgan zich piramida shaklidagi orollar qatori hosil bo'ladi (2.9-rasm).
Agar yotqizish jarayoni uchta InAs monoqatlami yotqizilgandan keyin 40 soniya davomida yoqilsa yoki ikkita mono qatlam yotqizilgandan keyin 100 soniya davomida to'xtatilsa, hali ham 14 nm o'lchamdagi orollar hosil bo'ladi. Shunday qilib, cho'kish shartlarini tanlab, deyarli bir xil o'lchamdagi kichik orolchalardan iborat tartibli orolchalar qatorini olish mumkin.
|
