Mavzu: Nanostrukturalarda fundamental elektron hodisalar. Kvant o’tishli o’tatizimlar. Kvant chegaralanishi. Ko’p komponentli va ko’p qatlamli tizimlar hosil qilish

Mavzu: 7. Nanostrukturalarda fundamental elektron hodisalar. Kvant o’tishli o’tatizimlar. Kvant chegaralanishi. Ko’p komponentli va ko’p qatlamli tizimlar hosil qilish.
Nanostrukturalarda harakat qilayotgan zaryad tashuvchilar xususiyatlari 3 guruh fundamental hodisalar bilan harakterlanadi. Kvant chegaralanishi ballastik rejimdagi harakat, kvant interferensiyasi va tunnel effektlari ko’rinishida namoyon bo’ladi. Nanomateriallarda erkin elektronlar harakatiga kvant chegaralanish qanday paydo bo’ladi. Agar erkin elektronlar ma’lum bir yo’nalishda harakat davomida uning harakatiga biror potensial to’siq qarshilik ko’rsatganda kvant chegaralanish kuzatiladi. Demak erkin tarqalanayotgan elektronlar spektri o'zgaradi va nanostrukturada zaryad holati ham o’zgaradi. Nanostrukturada zaryad tashish jarayoni potensial to’siqqa nisbatan parallel yoki perpendikuyar holatda amalga oshirish mumkin. Agar zaryad tashuvchi elektronlar harakati potensial to’siq bo’ylab yuz berayotgan bo’lsa, bu yerda ko’chish ballastik rejimda kvant interferensiyasi hodislari hisobiga bo’ladi.
Zaryad tashuvchilar harakat davomida potensial to’siq hisobiga tunnel effekti nanostrukturaning bir qismidan ikkinchi qismiga o’tishiga imkon beradi.
Birinchidan kvant chegaralanish nima? To’xtalib o’tamiz.
Bizga ma’lumki erkin elektyronlar uch o’lchamli sistemada harakat qilayotganda ma’lum bir kinetik enegiyaga ega bo’ladi. Shu energiya hisobiga zaryad tashuvchi elektronlar harakati to’lqin funksiyasi ko’rinishida ifodalash mumkin.
Erkin elektronlar harakati qisqa o’lchamli nanostrulturalarda yuz berayotgan bo’lsa, ularning harakati hech bo’lmaganda bitta yo’nalish bo’yicha chegaralangan bo’ladi. X=0 nuqtadagi shu yo’nalish uchun potensial energiyasi nolga teng bo’lishi mumkin. Agar elektronlar harakatini to’lqin ko’rinishida bo’lsa, ular λ-to’lqin uzunligiga teng bo’ladi. (n=1,2,….) (1)
Demak tok tashuvchi zaryadlar, bu yerda doimiy emas diskrit energiyaga ega bo’ladi.
(2)
To’lqin vektorining ruxsat qilingan qiymatlari elektrponni potensial guruhdagi energiyaga – dikrit energiya bo’ladi.
Bu holatning spektri
(3)
n - butun son, kvant soni deb yuritiladi.
Demak elektron chegaralangan sohada joy;ashtirilgan bo’lsa, faqatgina diskrit energiya qiymatiga ega bo’lar ekan. Uning eng past holatdagi energiyasi noldan katta bo’lib, (4) teng bo’lar ekan.
Shu potensial chuqurlikdagi elektronning energiyasi nol bo’lmaganligi, demak kvant-mexanik sistemada, klassik fizika xulosasidagidan (potensial chuqurlikning eng pastida U_x≠0) farq qilar ekan.
Elektronlar uchun energiyaning ruxsat qilingan qiymatlari, kvantovanno n² to’g’ri proporsional ekan.
Demak nanostrukturalarda erkin elektronlar harakati chegaralanganligi uning tabiati kvant-to’lqin xususiyatiga ega bo’lishi uning eng past energetik sathida ham enegiyasi nolga teng emasligi va diskritligi kvant chegaralishi deb ataladi.
Qattiq jismlarda kvant chegaralishi uch o’lchamli sistemalarda yuz beradi. Bu hodisalar istalgan qattiq jismlarda emas, nanoplyonkalar, nanostrukturalar, kichik o’lchamli strukturalarda yuz beradi. Kvant plyonkalar, kvant simlar va kvant nuqtalar. O’tgan darsda nanostrukturalarda kvant holatlarning turlariga to’xtalgan edik.