Тақырып: Нанокластерлер, кванттық нүктелер
Сол кезде кластер құрылымы ең жоғары тұрақтылыққа ие
жүктеу/скачать 0,68 Mb.
|
Ақжарқын Түлкібаева Нанотехнология
- Бұл бет үшін навигация:
- Кванттық нүктелер. Өздік ұйымдастыру процестерінің рөлі
- Кванттық нүктедегі электронның энергетикалық спектрінде «жасанды
Сол кезде кластер құрылымы ең жоғары тұрақтылыққа иеболады, ал кластерде икосаэдр құрылымы болады (Сурет). Кейбір жағдайларда кластерлер додекаэдр құрылымын құрайды. Сол кезде сиқырлы сандар мынадай болады: 7, 29, 66, 118 және т.б. 13 және 55 атомнан құрылған нанокластерлердің құрылымы: а) додекаэдр; б) икосаэдр Кӛміртек үшін сиқырлы сандардың зерттеуі фуллерендер мен көміртекті нанотүтікшелердің ашылуына әкелді. Қатты денелік кластерлердің сиқырлы сандарының зерттеулері заттың магниттік қасиеттерінің табиғатын түсінуге мүмкіндік береді. Соңғы жылдары көпатомдық молекулалардан құрылған күрделі құрамы бар нанокластерлер алынды. Кванттық нүктелер. Өздік ұйымдастыру процестерінің рөліКластерлер микроэлектроникада кеңінен қолданылады. Кванттық нүктелер кластерлердің түрі болып табылады (суреттер). Олардың негізінде жартылай ӛткізгіштік аспаптардың, лазерлердің, диодтардың, күн батарея ұяшықтарының жаңа буынды технологиялары жетілдіреді. Атомды-күштік микроскопында алынған кванттық нүктесінің кескіні Өту электрондық микроскопында алынған GaAs матрицасында InAs кванттық нүктелерінің кескіні (жоғарыдан түсірілім) Кванттық нүктелер жартылай өткізгіштің құрамы мен құрылысы бойынша ұқсас басқа жартылай ӛткізгіш беттігінде «шағын аралдары» болып табылады және электрондар үшін үшөлшемді кванттық шұңқырларының міндетін атқарады. Мысалы, GaAs беттігінде InAs кванттық нүктелері өсіріледі. Жартылай өткізгіштік кванттық нүктелерінде нанометрдің бірнеше ондықтарының өлшемі бар. Кванттық нүктедегі электронның энергетикалық спектрінде «жасандыдискреттілік болғандықтан, кванттық нүктелер атомдар» деп аталады. Суретте түсініктеме келтірілген. Кванттық нүкте – жасанды атом Кванттық нүкте жарық жарық
Жеке атом (сол жақта) және кванттық нүкте – «жасанды атом» (оң жақта) сәуле шығаруының механизмі. Кванттық нүктелер қолдануының артықшылықтары Кванттық нүктелер негізінде жоғары пайдалы әсер коэффициенті бар жарықтың миниатюралық көздері жасалынды. Кванттық нүктелер лазер қоздырған ультракүлгін сәулеленуді жұтады және оны көрінетін диапазонда жоғары пайдалы әсер коэффициентімен (55%) қайта шығарады. Келесі шешуге қойылатын мәселе – лазерлік коректеу кӛзінің орнына әдеттегі ток көзін салу. Кванттық нүктелердің өлшемдері мен құрамын түрлендіріп, сәулеленудің әртүсті жарық диодтарын алуға болады. Микрометрлік өлшемдері бар жартылай өткізгіштік қондырғыларда жүз мыңдық электрондарынан құрылатын ағынға сәйкестенетін ток реттелінеді (қосылады немесе сөндіріледі). Кванттық нүктелер кӛмегімен бөлек электрондардың қозғалысын басқаруға болады. Сонда жартылай өткізгіштердің өлшемдерін азайтуға (миниатюрлеуге) және энергияның тұтынуын төмендетуге мүмкіндік болады. Криптографияның дамуына мүмкіншіліктер ашылды. Баяу кластерлер балқитын негізінде (вольфрам, атомдық молибден) газразрядтық металдардың көздерінің қарқындылығынан анағұрлым үлкен қарқындылығы бар газразрядтық жарық кӛздері жасалуда. Ақпараттық технологияларының дамуына үлес академик Ж.И.Алферовқа (Г.Кремер және Д.С.Килбимен қосқан үшін бірге) 2000 ж. Нобель сыйлығы тапсырылған. гетероқұрылымдар нүктелер технологиясы Алферовтың лабораториясында технологиясы, сонымен бірге кванттық жетілдірілген. Кванттық нүктелерді жасау мәселесін шешу кезінде Алферов лабораториясының қызметкерлері өздік ұйымдасу процестерін қолдануының қажеттілігі туралы қорытындыға келді. Ақаусыз кванттық нүктелер өсіру процестерінде осы процесінің «дұшпаны» – әртүрлі атомаралық қашықтықтары бар қос жартылай өткізгішті бір-біріне үйлестіру кезінде пайда болатын ақаулар қолданылды. Н.Н.Леденцов РҒА Физика-техникалық институтында жасаған баяндамасында былай деген: «Табиғатпен күресу емес, оны зерттеу, оған бағыну керек екендігі айқын болды. Табиғат наноқұрылымдарды жасағысы келеді, бірақта нанообъектілердің ӛлшемдері, тығыздығы мен өзара орналасуын өзі анықтайды». Осылай жартылай өткізгіштік кристалдардың өсу теориясы – ӛздігінен ұйымдасатын наноқұрылымдарына ауысуы мазмұндалды. Бұрын жартылай өткізгішке басқа материалдан жасалынған қабатты еңгізіп, материалдар арасындағы шекара бір мезетте айқын және ақаусыз болатыны мүмкін емес деген ой қалыптасқан. Алферов қызметкерлерімен бірге гетероқұрылымдардың жасауын жүзеге асырды. Мысалы, кванттық нүктелер алу кезінде GaAs беттігінде InAs қабаттары өсіріледі. Осы қабаттарының кристалдық торында атомдар арасындағы қашықтық GaAs қарағанда ӛзгешелінеді. Сондықтан, тұндырылған InAs бірінші қабатында серпімді кернеулер пайда болады, ал белгілі қалындығына жеткенде InAs кристалы тұрақсыз болады және кӛптеген өлшемдері шамамен бірдей аралдарға ыдырайды. Осылай кванттық нүктелерінің жиынтығы пайда болады. Сонымен, өздігінен ұйымдасу процестері нанотехнологияда маңызды рөлін атқарады. Өлшемдес нанокластерлерді алып, қатты ортаны (матрицаны) толтыру немесе макроскопиялық беттікті қабаттауы маңызды технологиялық мәселе болып табылады. Бұл басқа магниттік қасиеттері бар ортаға еңгізілген магнитті нанобөлшектерге, полимер төсеніштегі сәуле шығаратын күміс нанобөлшектеріне және жартылайӛткізгіш кванттық нүктелеріне тиісті. Барлық жағдайларда жаппай кӛпшілікті өндірісті құрылым құрылуының атомдық дәлділігімен сыйыстыру керек. Нанотехнологияның міндеті – қажетті өнімі өздік ұйымдасуымен жасалынатын процесті жетілдіру. жүктеу/скачать 0,68 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|