2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体的准一维系统（量子线）

半导体的准一维系统（量子线） 半导体的准一维系统（量子线） ①构成：载流子两维运动受到限制. ②能带 ●y z方向运动受到限制, y z方向能量量子化. ●与均匀磁场中电子比较 磁场沿x轴方向, y,z方向能量量子化. 其中朗道能级为 能级等间隔. 而量子线中,能级间非等间隔. 态密度分布 3. 准零维系统（量子点d=0） 准零维系统: 量子点,量子合，人工原子,纳米晶体. ①模型 ②波函数和能量 电子： 式中 式中 类似.) 单个量子点的能量是量子化的. 当量子点为边长为a的正方体时, 空穴：ψ与E与电子相同,只是 能隙： 量子点能隙比体材料大. ③态密度 量子点类似于没有发生电子电离的原子.如果样品中存在多个量子点, 这些量子点的尺寸一般存在起伏.由于量子点量子化的能量与半径有关,因此造成量子点态密度δ函数的非均匀加宽.,由此导致能量谱的非均匀加宽. ④量子点的生长 ●用光刻和蚀刻方法制作量子阱成微观结构或纳米结构.量子点侧 面的尺寸通常大于量子阱的宽度,形成煎饼式量子点,因此,侧面限制量子化能量一般低于源量子阱的能量. 小柱体：水平尺度是厚度的十倍.若直径为500nm, 量子点有效直径约为100nm. ●玻璃退火的过程掺入半导体成分.该技术被广泛运用于II-VI族化合物,如 （包括x=0,1）以及CdTe和Cu的卤化物 . 量子点的平均直径随着退火的时间和温度的增加而增加. 上图为硅玻璃基质中单个量子点的高分辨透射的电子显微图. ●还有一种方法涉及化学沉淀，如（有机）液体或凝胶中CdS. 这种方法产生的量子点几乎都是球形且分界面清晰 ，但是量子点半径分布极少低于10%.由于量子点量子化的能量与半径有关，因此造成量子点态密度δ函数的非均匀加宽. ●另一种可能方法是在沸石晶体（天然硅铝酸盐矿石，在灼烧时会产生沸腾现 $$