Fyzika nízkorozměrových struktur - od kvantových studní po DNA a umělé atomy

Původní název:

Physics of Low-Dimensional Structures - From Quantum Wells to DNA & Artificial Atoms

Obsah knihy:

Tato kniha pokrývá oblast nízkorozměrových struktur, počínaje selektivně dopovanými dvojitými heterostrukturami n-A1GaAs/GaAs/n-A1GaAs a (napjatými) p-Si/SiGe/p-Si (kvantové jamky). Analyzuje se chování hustoty elektronů v plechu, populace a energie dílčích pásem v závislosti na šířce jamky, tloušťce distančního rámečku a koncentraci dopování. Je diskutována teplotní závislost objemové elektronové koncentrace na kvazi-2DEG. V rámci Boltzmannovy transportní teorie je předložena podrobná studie pohyblivosti při nízkých a vysokých teplotách s přihlédnutím ke všem relevantním mechanismům rozptylu. Pseudomorfní Si/SiGe nedopované kvantové jamky jsou ideálním příkladem pro studium neparabolicity děrových pásů. Poprvé v knize je zavedeno přesné řešení vícepásmové rovnice efektivní hmotnosti, která popisuje těžké, lehké a oddělené děrové valenční pásy, a jsou získány mezipásmové přechody a pravidla výběru. Snížením dimenzionality jsou diskutovány nové aspekty týkající se optických a transportních vlastností kvantových drátů (QWRS). Konkrétně jsou teoreticky interpretována fotoluminiscenční a mikrofotoluminiscenční spektra QWRS ve tvaru písmene V, což vede k realistické kartografii drsnosti rozhraní těchto systémů.

Poprvé v knize je také představen výpočetní přístup k řešení problému vlastních čísel v nízkorozměrných systémech složité, ale realistické geometrie a teoretické úvahy o dopravě povedou k systematickému studiu pohyblivosti. Protože DNA lze považovat za jednorozměrný „molekulární drát“, je studium transportu nosičů podél DNA diskutováno v termínech přeskokového transportu. Je předloženo výpočetní schéma, které umožňuje studovat magnetoabsorpční spektra v blízkém poli kvantových teček (QD) s libovolnou geometrií a v magnetickém poli libovolné orientace. Zkoumá se vliv prostorového omezení daného rozměry QD a magnetického omezení řízeného magnetickým polem. Diskutuje se také vliv Coulombových interakcí mezi elektrony a dírami. Výzvou pro experimentátory se může stát použitelnost metody ve skutečných experimentech, tj. osvětlení nanostruktury sondou blízkého pole ve spojení se současným působením vnějšího magnetického pole. Nakonec je diskutován magnetotermoelektrický transport v režimu frakčního kvantového Hallova jevu (FQHE). Je nastíněn teoretický rámec pro výpočet odporu, tepelného výkonu a tepelné vodivosti pro dvourozměrné elektronové a děrové plyny při nízkých teplotách a silných kolmých magnetických polích.

Kompozitní fermionový obraz umožňuje použít celočíselný kvantový Hallův jev a Shubnikovovy - de Haasovy modely vodivosti pro kvantitativní srovnání s experimentem. Předložena je rovněž studie o platnosti základních fyzikálních zákonů, jako je Wiedemannův-Franzův zákon, ve dvourozměrných strukturách.