Дәріс Пәнге кіріспе: Химия, нанотехнология және наноғылым ұғымы, олардың өзара байланысы. Химия дегеніміз заттардың құрамын, қасиетін және құрылымын зерттейтін ғылым. Ал, нанохимия 00 нм-ден кіші заттардың құрамын
жүктеу/скачать 317,14 Kb.
|
Дәрістер 2
- Бұл бет үшін навигация:
- Жартылай өткізгіш асқын торлар
| 1.5. Оптикалық қасиеттері
Нанотехнологияның пайдаланылуының жиі келтірілетін тарихи мысалы – шыныға наноөлшемді металл бөлшектерін енгізу арқылы ерекше оптикалық қасиеттер беру. Бұл технологияны орта ғасырдағы соборлардың витраждарын жасаған шеберлер де білді. Қазір осындай шыныларға жарық түсіргенде әртүрлі түсті әсерлердің қайда болуы түскен жарық толқындарының металл нанобөлшектерінің кристалдық торының күш өрісінде өткізу электрондарының жиілігі жоғары тербелістерін қоздыру туралы түсініктер негізінде түсіндіріледі. Қоздырылатын тербелістер жиілігі бөлшектер өлшеміне тәуелді, яғни неғұрлым кіші болса, соғұрлым тербеліс жиілігі жоғары болады. Бөлшектер өлшемінің толқын ұзындығы шкаласында металл нанобөлшектері енгізілген шынының оптикалық жұтылу спектріндегі максимумының орны және сәйкесінше шынының түсіне әсері анықталды (1.11-сурет). Металл нанобөлшектері енгізілген мөлдір шыны матрица болып табылатын ұқсас оптикалық орталар үшін сыну коэффициентінің түскен жарық қарқындылығына сызықты емес тәуелділігі байқалады, бұл жарықтың осы орталарда таралуына да әсер етеді. Оптикалық жұтылу спектрінің орны мен түрінің бөлшектер өлшеміне тәуелділігі жартылай өткізгіш нанобөлшектер үшін де байқалады. Олар жеткілікті кіші өлшемдерде кванттық нүктелер қасиеттеріне ие. Жартылай өткізгіш нанобөлшектер үшін кванттық өлшемдік әсерлерін талдағанда критерий ретінде бөлшектердің өлшемінің экситон радиусына қатынасы қолданылады. Экситон – электрон және кемтіктен өзара күшті байланысқан жартылай өткізгіште түзілген квазибөлшек, оны өзінің дербес энергетикалық деңгейлері бар сутектәрізді атом ретінде қарастыруға болады. Егер жартылай өткізгіш нанобөлшектің өлшемі электрон және кемтіктің орналасу облысын сипаттайтын экситон радиусымен өлшемдес болса, мысалы, GaAs үшін 11 нм, онда бөлшектердің оптикалық жұтылу спектріндегі орны экситонның энергетикалық деңгейлерімен анықталады. 1.11-сурет. Алтын бөлшектері өлшемінің шынының жұтылу спектріне әсері: 1 – 20 нм; 2 – 80 нм Энергетикалық шкалада жартылай өткізгіш нанобөлшектердің оптикалық жұтылу спектрінің түрі мен орны (1.12-сурет) тыйым салынған аумақ еніне тәуелді, ол бөлшектердің өлшемі кішірейген сайын және экситонды жұтылу шыңдарының болуынан өседі. Бөлшектердің өлшемі кішірейген сайын қысқа толқын ұзындығына сәйкес фотондардың жоғары энергиялар жағына қарай спектр ығысады, бұл 1.12-суретте CdS бөлшектері үшін көрсетілген. Спектрлердің қысқа толқын облысына мұндай ығысуын көгілдір ығысу деп атайды. Жартылай өткізгіш кванттық нүктелердің әртүрлі толқын ұзындықтарында жарықты жұту және шығару қабілеті және бөлшектердегі атомдар санының көп болуынан сәуле шығарудың жоғары қарқындылығына жету мүмкіндігі олардың негізінде лазерлерді әзірлеудің болашағын көрсетеді. Тек оптикалық кванттық қондырғылар ғана емес, электрондық қондырғылар жасау үшін жартылай өткізгіш асқын торлар пайдалану да кең мүмкіндік ашады. Жартылай өткізгіш асқын торлар – кристалл тордың периодтық потенциалына периоды үлкен (10-50 нм) потенциал берілген кристалды құрылымдар, бұл потенциалды кезектескен құрамы әртүрлі жартылай өткізгіш наноқабыршақтар береді. Осылайша, асқын торларға реттіліктің белгілі бір типі тән. жүктеу/скачать 317,14 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|