Struktury niskowymiarowwe. Nanostruktury druty i kropki kwantowe. Komentarz o paśmie przewodnictwa

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Struktury niskowymiarowwe. Nanostruktury druty i kropki kwantowe. Komentarz o paśmie przewodnictwa"

Kazimiera Pawlik
6 lat temu
Przeglądów:

Nanotruktury druty i kroki kwantowe Struktury

wzechświecie ma 3 wymiary rzetrzenne,,,, 2 Dla

wobodny:,, ex ex Można okazać (rzy tablicy!

1 Nanotruktury druty i kroki kwantowe Struktury nikowymiarowe Pełen Hamiltonian w nazym wzechświecie ma 3 wymiary rzetrzenne,,,, 2 Dla 2 mamy:,,,, Wzdłuż kierunków i mamy ruch wobodny:,, ex ex Można okazać (rzy tablicy!), że otatecznie energie włane otencjału ą w otaci: Struktury nikowymiarowwe,,,, ex ex,, ex, Komentarz o aśmie rzewodnictwa W zależności od ółrzewodnika dno ama rzewodnictwa może być zbudowane z różnych dolin ta ama hetereotruktura może być tudnią w jednym aśmie (n. Γ) i barierą w innym (n. )

Komentarz o aśmie walencyjnym Obecność tudni zmieni a ymetrię kryztału (n. tudnia kwantowa na kierunku [001] odowiada ciśnieniu jednooiowemu rzyłożonemu rotoadle do wartwy).

mae in the Ga x In 1 x A / Ga x In 1 x A y yp 1 y material ytem. 2 2 S.L. Chuang, Phy. Rev. B 43,. 9649 (1991).

2 Komentarz o aśmie walencyjnym Obecność tudni zmieni a ymetrię kryztału (n. tudnia kwantowa na kierunku [001] odowiada ciśnieniu jednooiowemu rzyłożonemu rotoadle do wartwy). Trzeba rozwiązać równanie (Chemla 1983): Komentarz o aśmie walencyjnym Obecność tudni zmieni a ymetrię kryztału (n. tudnia kwantowa na kierunku [001] odowiada ciśnieniu jednooiowemu rzyłożonemu rotoadle do wartwy). Trzeba rozwiązać równanie (Chemla 1983): Effect of biaxial train: decreae of the degeneracy of the valence band and change of the effective mae in the Ga x In 1 x A / Ga x In 1 x A y yp 1 y material ytem. 2 2 S.L. Chuang, Phy. Rev. B 43, (1991). 9, Potencjał harmoniczny Kroki kwantowe A e 2 1 A e wielomiany Hermite a / 2! ex

Struktury nikowymiarowwe Studnie 2D i 3D,,,, ex ex,, ex, 2 2 2

3D Studnie 2D i 3D Drut rotokątny rozwiązania tyu:, 2 Studnia

3 Struktury nikowymiarowwe Studnie 2D i 3D,,,, ex ex,, ex, Drut rotokątny rozwiązania tyu:, 2 Czątki A i B mają tę amą energię! htt://wn.com/2d_and_3d_tanding_wave Studnie 2D i 3D Studnie 2D i 3D Drut rotokątny rozwiązania tyu:, 2 Studnia cylindryczna (o niekończonych ścianach) 2 1 1,, 9 2 htt:// głębokość otencjału zależy od, ex Co daje rozwiązania w otaci f. Bela 0 2 /, ex, 2 ~ 2 co Miejca zerowe f. Beela ą w,

Studnie 2D i 3D Studnia Cylindryczna Studnie 2D i 3D Studnia Cylindryczna

com/vi/tm/corral.html#tm16 com/vi/tm/corral.

Baldo MIT OenCoureWare Publication May 2011 htt://www.almaden.ibm.

4 Studnie 2D i 3D Studnia Cylindryczna Studnie 2D i 3D Studnia Cylindryczna low temerature canning tunneling microcoe (STM) htt:// low temerature canning tunneling microcoe (STM) htt:// Studnie 2D i 3D Studnie 2D i 3D Marc Baldo MIT OenCoureWare Publication May 2011 htt://

5 Druty kwantowe Druty kwantowe Druty kwantowe Druty kwantowe htt:// halle.mg.de/~mbe/ Photo by Peidong Yang/UC Berkeley, courtey of Science Microelectronic Journal 39, 2008,

Druty kwantowe Druty kwantowe Miniband roertie of

nanowire Miniband roertie of nanowire Microelectronic

Journal 39, 2008, 369 374 2013 02 27 22 Druty kwantowe

2011 Marc Baldo MIT OenCoureWare Publication May 2011 2013

6 Druty kwantowe Druty kwantowe Miniband roertie of uerlattice quantum dot array fabricated by the edge defined nanowire Miniband roertie of uerlattice quantum dot array fabricated by the edge defined nanowire Microelectronic Journal 39, 2008, Microelectronic Journal 39, 2008, Druty kwantowe Druty kwantowe Marc Baldo MIT OenCoureWare Publication May 2011 Marc Baldo MIT OenCoureWare Publication May

7 Kroki kwantowe Potencjał harmoniczny Quantum Dot 0 cg e 0 1 X htt://hoebe.ifj.edu.l/wyklady/mk.df Potencjał harmoniczny EPITAXIAL LAYER (e.g. InA) Energy GaA InA InGaA QD GaA 50 nm SUBSTRATE (GaA) Iland formation Time GaA 20 nm InGaA QD InGaA 0.25µm x 0.25µm TEM Defect free emiconductor cluter on a 2D quantum well wetting layer nm GaA TEM J.Jaińki AFM IMS-NRC

8 Kroki kwantowe InGaA/GaA Double barrier heterotructure S.Raymond et al Phy. Rev. B 54; (1995) w kierunku i taka ama w Degeneracja?

Sektrokoia kroek kwantowych 1 2 w kierunku i taka ama w amle 1 2 7mm

1 laer beam, 0 (0,0) 1 (1,0) (0,1) 2 (2,0) (1,1) (0,2) 3 (3,0) (2,1)

Sektrokoia kroek kwantowych c575 T=300K Minimum te~50 nm Maximum te

9 Sektrokoia kroek kwantowych 1 2 w kierunku i taka ama w amle 1 2 7mm 1 Degeneracja? 1 laer beam, 0 (0,0) 1 (1,0) (0,1) 2 (2,0) (1,1) (0,2) 3 (3,0) (2,1) (1,2) (0,3) Sektrokoia kroek kwantowych Sektrokoia kroek kwantowych c575 T=300K Minimum te~50 nm Maximum te ~1 m T=4.2K Minimum te~5 nm Maximum te ~100 nm m PL Intenity (arb. unit) cza E=7meV 3,380 3,385 3,390 3,395 Energy (ev) time 100 X 16 A.Babinki, et al. Phyica E 26 (2005) m FUW Hoża 69 µpl- Katarzyna Surowiecka et al

10 CB Harmonic ocillator model:,, d, hell CB Harmonic ocillator model:,, d, hell Allowed interband tranition Allowed interband tranition VB PL Intenity d f Wetting layer 0.1mW 1mW 0.5 mw 5mW 10mW GaA ubtrate VB PL Intenity d f Wetting layer 0.1mW 1mW 0.5 mw 5mW 10mW GaA ubtrate Energy (mev) Energy (mev) Szkic dowodu Funkcja Blocha nośnika w kryztale:: Ψ,,, CB Dla elektronu: Ψ,,, Dla dziury: Ψ,,, /,/, /,/, Diolowe rzejścia otyczne międzyamowe: VB PL Intenity Zależność od mocy obudzania widm fotoluminecencji otrzymanych w temeraturze blikiej temeratury ciekłego helu (ok. 5 K) dla licznego (wielomilionowego) zbioru kroek kwantowych InA/GaA. Ψ Ψ,,,,,

PL Intenity (normalized) 6 4 2 #2154 T = 4.2K B = 0T WL 0 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.

They exhibit a well for both heavy hole and electron.

CBM mean conduction band minimum and VBM valence band minimum Adam Babińki 2013 02 27 41 MRS Bulletin Vol. 23 No. 2,. 35 (1998).

11 PL Intenity (normalized) #2154 T = 4.2K B = 0T WL d Energy [ev] f Power The electronic tructure of a trained InA (110) yramidal quantum dot embedded within GaA. The train modified band offet are hown above the atomic tructure. They exhibit a well for both heavy hole and electron. Iourface lot of the four highet hole tate and four lowet electron tate, a obtained from eudootential calculation, aear on the left and right. CBM mean conduction band minimum and VBM valence band minimum Adam Babińki MRS Bulletin Vol. 23 No. 2,. 35 (1998) d+ d 0 d- Energy [ev] + - n, m = 0,1,2... L = n m (elektron) Angular Momentum -L Widmo fotoodbicia z temeratury okojowej dla truktury z krokami kwantowymi In A/GaA [W. Rudno Rudzińki, et al. Solid State Commun. 135, 232 (2005)] Zależność od mocy obudzania widm fotoluminecencji otrzymanych w temeraturze blikiej temeratury ciekłego helu (ok. 5 K) dla licznego (wielomilionowego) zbioru kroek kwantowych InA/GaA. Adam Babińki

12 Potencjał harmoniczny 3D w kierunku, i Ważny rzykład czątka w olu magnetycznym. Czętość cyklotronowa 3 2 Degeneracja? htt://www2.warwick.ac.uk/fac/ci/hyic/current/otgraduate/reg/mag/ex5/mag/ ocylacje Shubnikova de Haaa,, 0 (0,0,0) 1 (1,0,0) (0,1,0) (0,0,1) 2 (2,0,0) (0,2,0) (0,0,2) (1,1,0) (1,0,1) (0,1,1) 3 3x(3,0,0) 1x(1,1,1) 6x(2,0,1) Przerwa energetyczna w ferycznych krokach kwantowych [Bru, L. E. J. Phy. Chem. 1986, 90, 2555, Bru. L. E. J. Chem. Phy. 1984, 80, 4403] Przerwa energetyczna w ferycznych krokach kwantowych [Bru, L. E. J. Phy. Chem. 1986, 90, 2555, Bru. L. E. J. Chem. Phy. 1984, 80, 4403] średnica Lokalizacja kwantowa (quantum localization): mniejza czątka więcej wektorów otrzebnych do oiu tanu nośnika. Czyli czątka w tudni! ZWIĘKSZA energie rzerwy 2 2 Część kulombowka oddz. z uwzględnieniem olaryzacji (fera) OBNIŻA energię. Potencjał obliczony dla funkcji w otaci Ψ ( 1) : Ψ in htt://

Przerwa energetyczna w ferycznych krokach kwantowych [Bru, L. E. J. Phy. Chem. 1986, 90, 2555, Bru. L. E. J. Chem. Phy. 1984, 80, 4403] Przerwa energetyczna w ferycznych krokach kwantowych [Bru, L.

8 4 średnica Lokalizacja kwantowa (quantum localization): mniejza czątka więcej wektorów otrzebnych do oiu tanu nośnika. Czyli czątka w tudni!

Potencjał obliczony dla funkcji w otaci Ψ ( 1) : Ψ in Przerwa energetyczna CdSe htt://www.uex.ac.uk/uer/kaf18/qdsectra.jg 2013 02 27 49 2013 02 27 50 htt://www.medicine.tcd.

13 Przerwa energetyczna w ferycznych krokach kwantowych [Bru, L. E. J. Phy. Chem. 1986, 90, 2555, Bru. L. E. J. Chem. Phy. 1984, 80, 4403] Przerwa energetyczna w ferycznych krokach kwantowych [Bru, L. E. J. Phy. Chem. 1986, 90, 2555, Bru. L. E. J. Chem. Phy. 1984, 80, 4403] średnica Lokalizacja kwantowa (quantum localization): mniejza czątka więcej wektorów otrzebnych do oiu tanu nośnika. Czyli czątka w tudni! ZWIĘKSZA energie rzerwy 2 2 Część kulombowka oddz. z uwzględnieniem olaryzacji (fera) OBNIŻA energię. Potencjał obliczony dla funkcji w otaci Ψ ( 1) : Ψ in Przerwa energetyczna CdSe htt:// htt:// medicine/gallery/icture/cientific icture.h Synthei Technique Vaor hae (molecular beam, flame ynthei etc Solution hae ynthei Aqueou Solution Nonaqueou Solution Tyically the raid reduction of organmetallic recuor in hot organic with urfactant Semiconductor Nanoarticle II VI: CdS, CdSe, PbS, ZnS III V: InP, InA MO: TiO 2, ZnO, Fe 2 O 3, PbO, Y 2 O

htt://www.medicine.tcd.ie/molecular medicine/gallery/icture/cientific icture.

quantum dot Xiaohu Gao Current Oinion in Biotechnology 2005, 16:63 72 Luminecent

14 htt:// medicine/gallery/icture/cientific icture.h htt:// htt:// htt:// In vivo molecular and cellular imaging with quantum dot Xiaohu Gao Current Oinion in Biotechnology 2005, 16:63 72 Luminecent quantum dot for multilexed biological detection and imaging W. Chan et al. Current Oinion in Biotechnology 2002, 13:

Synthei of multi hell nanocrytal by a ingle te coating roce, Nanotechnology 2006 In vivo molecular and cellular imaging with quantum dot Xiaohu Gao Current Oinion in Biotechnology 2005, 16:63 72

15 Synthei of multi hell nanocrytal by a ingle te coating roce, Nanotechnology 2006 In vivo molecular and cellular imaging with quantum dot Xiaohu Gao Current Oinion in Biotechnology 2005, 16:63 72 Quantum Yield = wydajność kwantowa Wydajność kwantową fluorecencji definiuje ię jako tounek liczby wyemitowanych fotonów do liczby fotonów romieniowania wzbudzającego, ochłoniętych rzez ubtancję w tym amym czaie i tej amej objętości Current Oinion in Chemical Biology 2006, 10: Nanocale controlled elf aembled monolayer and quantum dot In vivo molecular and cellular imaging with quantum dot Xiaohu Gao Current Oinion in Biotechnology 2005, 16:

An Ancient Model Organim to Tet In Vivo Novel Functional Nanocrytal By Claudia Tortiglione "Biomedical Engineering From Theory to Alication", Edited by Reza Fazel Rezai, Figure 1.

com/book/biomedical engineering from theory to alication/an ancientmodel organim to tet in vivo novel functional nanocrytal Jutin Galloway 2013 02 27 62 w biol med [1] Kawaaki et al.

Quantum dot a cellular robe. Annu. Rev. Biomed. Eng. 2005; 7:55 76. [3] Chan et al. Luminecent quantum dot for multilexed biological detection and imaging. Current oinion in biotechnology.

16 An Ancient Model Organim to Tet In Vivo Novel Functional Nanocrytal By Claudia Tortiglione "Biomedical Engineering From Theory to Alication", Edited by Reza Fazel Rezai, Figure 1. Anatomical tructure of Hydra vulgari Figure 18. Labelling Hydra with nanocrytal htt:// engineering from theory to alication/an ancientmodel organim to tet in vivo novel functional nanocrytal Jutin Galloway w biol med [1] Kawaaki et al. Nanotechnology, nanomedicine, and the develoment of new, effective theraie for cancer. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. 2005; 1:101, 109 [2] Aliviato, et al. Quantum dot a cellular robe. Annu. Rev. Biomed. Eng. 2005; 7: [3] Chan et al. Luminecent quantum dot for multilexed biological detection and imaging. Current oinion in biotechnology. 2002; 13:40 46 [4] Michalet et al. Quantum dot for live cell, in vivo imaging, and diagnotic. Science. 2005; 307(5709): [5] Aliviato A.P. Semiconductor cluter, nanocrytal, and quantum dot. Science. 1996; 271: [6] Gao et al. In vivo molecular and cellular imaging with quantum dot. Current oinion in biotechnology. 2005; 16: [7] Shin et al. Nanocale controlled elf aembled monolayer and quantum dot. Current oinion in chemical biology. 2006; 10(5): [8] Rogach et al. Infrared emitting colloidal nanocrytal: ynthei, aembly, ectrocoy, and alication. Small. 2007; 3(4): [9] Weng, et al. Luminecent quantum dot: a very attractive and romiing tool in biomedicine. Current medicinal chemitry. 2006; 13: [10] Fu, et al. Semiconductor nanoarticle for biological imaging. Current oinion in neural biology. 2005; 15: [11] Hardman R. A toxicologic review of quantum dot: toxicity deend on hyicochemical and environmental factor. Environmental Health Perective. 2006; 114(2):

Podobne dokumenty

Harmonic potential 2D. Nanostructures. Fermi golden rule Transition rate (probability of transition per unit time) : Harmonic oscillator model: CB p

Harmonic potential 2D. Nanostructures. Fermi golden rule Transition rate (probability of transition per unit time) : Harmonic oscillator model: CB p Nanotructure Harmonic otential 2D Harmonic ocillator model: CB,, d, hell Allowed interband tranition VB PL Intenity d f Wetting layer 0.mW mw 0.5 mw 5mW 0mW GaA ubtrate 200 250 300 350 400 450 500 550