2
Е.В. Смирнов
ности человека, а ее последствия будут существенно более обширными
и глубокими, чем последствия компьютерной революции конца XX в.
По мере развития нанотехнологий предметом исследований в этой
области становятся все более новые и перспективные объекты, прояв-
ляющие уникальные физические свойства: квантовые ямы, квантовые
нити, квантовые точки, графен, силицен и т. д. Свойства этих объектов
обусловлены их квантовомеханической природой и описываются за-
конами квантовой физики. Именно поэтому студентам технических
вузов важно хорошо знать данные законы и уметь пользоваться ими в
своей практической работе. Необходимость рассмотрения вопросов,
связанных с квантовой физикой, в современном курсе общей физики
технического университета обусловлена как интенсивным развитием и
практическим приложением нанотехнологий, так и тем, что квантовая
физика — основной аппарат инженерных расчетов в этой области.
Квантовые точки.
Квантовой точкой называется нанокристалл, в
котором движение электронов ограничено в трех пространственных
направлениях. Размер области, ограничивающей движение электронов
в этих структурах, составляет, как правило, от нескольких нанометров
до нескольких десятков нанометров. Такие объекты, подобно атомам,
обладают дискретным энергетическим спектром, поэтому их часто на-
зывают «искусственными атомами», хотя они и состоят из тысяч реаль-
ных атомов.
Квантовые точки, как и ряд других наноструктур, получают, ис-
пользуя чаще всего полупроводниковые материалы. Они представляют
собой выращенные специальным образом наноостровки — включения
одного полупроводника (с меньшей шириной запрещенной зоны) в ма-
трице или на поверхности другого полупроводника (с большей шири-
ной запрещенной зоны). Различие в ширине запрещенных зон полупро-
водников приводит к тому, что электроны оказываются локализованны-
ми в пределах квантовой точки. Таким образом, квантовая точка пред-
ставляет собой своеобразную ловушку, удерживающую электроны
внутри себя. Квантовые точки могут иметь форму пирамид, сфер, сплю-
щенных капель и т. д., которая зависит от технологических условий их
получения.
Одной из наиболее распространенных технологий получения полу-
проводниковых квантовых точек является молекулярно-лучевая эпи-
таксия. Согласно этой технологии выращивание квантовых точек про-
водится в высоковакуумной установке путем осаждения атомов или
молекул одного вещества на поверхности другого (подложке). При этом
поток осаждаемого вещества из источника может быть настолько ма-
лым, что оказывается возможным наносить на подложку один моно-
молекулярный слой за другим.
