توضیحی مختصر از متن فایل  :

مقدمه:

در حدود 3/2 از تحقيقات در زمينه فيزيك نيمه رساناها بر روي چند ساختاري هاي نيمه رسانا و به طور خاص چند ساختاري هاي دو تايي كه شامل چاه هاي كوانتومي  سيمهاي كوانتومي ونقاط كوانتومي مي باشند انجام مي پذيرد. توجه بي نظير دانشمندان به اين شاخه از علم فيزيك به دليل كاربردهاي فوق العاده و اثر انكار ناپذير آن در پيشرفت زندگي بشر بوده است . چند ساختاري هاي نيمه رسانا امكان حل مشكلات اساسي در نيمه رساناها را فراهم كرد و توسط ان كنترل بسياري از پارامترهاي بنيادي بلور نيمه رسانا فراهم شد . اين پارامترها شامل گاف انرژي ، جرم موثر ذرات ، قابليت تحرك حامل ها ، ضريب شكست ، ساختار نواري وغيره هستند كه با تنظيم آنها مشكلات چنداني در كنترل ذرات در ساختارها و در نتيجه رسيدن به نتايج مطلوب باقي نمي ماند . كنترل بي نظير روي پارامترهاي اساسي اين ساختارها ، قطعاتي با كارايي بالا را ايجاد كرده كه مي توان به صورت نمونه مثال هاي زير را مطرح كرد :

انواع ليزرهاي چند ساختاري دو تایي كه در ديسك هاي فشرده (پخش كننده آن ها) و در سيستمهاي پيچيده مخابراتي به كار مي روند .ترانزيستورها با نويز پايين و تحرك الكتروني بالا كه در قطعات با كاربرد فركانس قوي مانند تلويزيون هاي ماهواره اي ، سلول هاي خورشيدي چند ساختاري كه در فضا استفاده مي شوند و...انتشار مقالات مشهور فرنكل در سال 1931 بود كه طي آن اثرات اكسيتوني را پيشگويي كرد . گروس در سال 1951 موفق شد اكسيتون را به شكل عملي كشف نمايد . خواص نيمه رسانايي تركيباتي مانند    به طور مستقل به صورت نظري و عملي به ترتيب توسط ولكر و گوريونوا ورگل در انيستيتو تكنوفيزيك مورد بررسي قرار گرفت . عليرغم اين پيشرفت ها محققان دريافتند تركيبي مناسب با مشكلاتي همچون عدم تطبيق ساختار عناصر مواجه بودند به اين معني كه عناصر مورد استفاده در تركيب    ثابت هاي شبكه بسيار متفاوتي دارد كه اين مسئله تركيب را ناپايدار و غير يكنواخت مي ساخت .روشهاي متفاوتي براي حل اين مشكل استفاده شد تا اينكه بالاخره با توليد اولين چند ساختاري AlGaAs   توانستند به تطبيق شبكه اي بالايي دست يابند .يكي از زير شاخه هاي چند ساختاري ها ، ساختارهاي كوانتمي مي باشد . در صورتيكه محبوس سازي ذرات تنها در يك بعد صورت پذيرد اين ساختار به عنوان چاه كوانتمي مشهور خواهد بود . در اين ساختارها اثراتي مشاهده مي شوند كه ناشي از پهناي كم و قابل قياس لايه ها با طول موج دوبروي مي باشد و به عنوان اثرات اندازه كوانتومي مشهور است .

ساختار نواري جامدات :

براي درك مفهوم نوارهاي انرژي در ابتدا اتم هاي ايزوله را در نظر مي گيريم و سپس آنها را در كنار يكديگر قرار مي دهيم تا يك مولكول جامد را تشكيل دهند . در صورتيكه جدا شدگي ميان اتمها بينهايت باشد اتمها مستقلند و در نتيجه داراي ترازهاي انرژي اتمي مي باشند اما هنگامي كه اتمها را به يكديگر نزديك مي كنيم ، الكترونها تحت تاثير هسته ي مجاور و الكترونهاي همسايه قرار خواهند گرفت . الكترونها به تدريج با نزديك شدن بيشتر اتمها اثرات بيشتري بر هم مي گذارند و زماني كه اين نزديكي اتمها منجر به تشكيل مولكول گردد هر تراز اتمي به ترازهاي مولكولي چندتايي شكافته مي شود ، به اين پديده پهن شدگي تراز گفته مي شود . اين ترازهاي انرژي پيوسته پهناي انرژي مشخصي دارند وبه نوارهاي انرژي معروفند . به طور كل هر نوار انرژي از نوار انرژي همسايه اش توسط يك گاف نوار ممنوع جدا شده است در صورتي كه دو اتم به هم نزديك شوند ميان آنها اندركنش ايجاد مي شود و توابع موج الكترونها برهم كنش مي نمايند كه اين مسئله تبهگني را از ميان مي برد ، در اين صورت هر كدام از ترازهای (1- الف) چنانچه در شكل (1- ب ) نمايش داده شده است به يك تراز دوتايي تبديل مي شود ، هر چه اتمها به هم نزديك شوند پتانسيل اندركنشي قويتر مي شود و شكافتگي ترازها قويتر خواهد شد . نكته قابل توجه اين است كه شكافتگي ترازهاي الكتروني نزديك هسته كمتر از شكافتگي در ترازهاي دورتر است ، دليل اين موضوع اين است كه حامل هاي الكترون در ترازهاي نزديكتر به هسته مقيد بوده و اين قيد بسيار قويتر از تاثير نزديكي اتمها مي باشد و در نتيجه پتانسيل اندركنشي بر آنها نسبت به ترازهاي دورتراز هسته كمتر است . مجموعه ي اين زيرترازها را مي توان به عنوان نوارهاي انرژي در نظر گرفت .