Кванттық нүктелер. Өздік ұйымдастыру процестерінің рөлі

Кванттық нүктелер жартылай ӛткізгіштің құрамы мен құрылысы 
бойынша ұқсас басқа жартылай ӛткізгіш беттігінде «шағын аралдары» 
болып табылады және электрондар үшін үшөлшемді кванттық 
шұңқырларының міндетін атқарады. Мысалы, GaAs беттігінде InAs 
кванттық нүктелері ӛсіріледі. Жартылай ӛткізгіштік кванттық 
нүктелерінде нанометрдің бірнеше ондықтарының ӛлшемі бар.

Кванттық нүктедегі электронның энергетикалық спектрінде 
дискреттілік 
болғандықтан, 
кванттық 
нүктелер 
«жасанды 
атомдар» деп аталады. Суретте түсініктеме келтірілген. 
Кванттық нүкте – жасанды атом
Кванттық нүкте
жарық
жарық

Аса ірі күшею 

Температуралық
тәуелділік 
Жеке атом (сол жақта) және 
кванттық нүкте – «жасанды атом» 
(оң жақта) сәуле шығаруының 
механизмі. Кванттық нүктелер 
қолдануының артықшылықтары 

Кванттық нүктелер негізінде жоғары пайдалы әсер 
коэффициенті бар жарықтың миниатюралық кӛздері жасалынды. 
Кванттық нүктелер лазер қоздырған ультракүлгін сәулеленуді 
жұтады және оны кӛрінетін диапазонда жоғары пайдалы әсер 
коэффициентімен (55%) қайта шығарады. Келесі шешуге қойылатын 
мәселе – лазерлік коректеу кӛзінің орнына әдеттегі ток кӛзін салу. 
Кванттық нүктелердің ӛлшемдері мен құрамын түрлендіріп, 
сәулеленудің әртүсті жарық диодтарын алуға болады.

Микрометрлік ӛлшемдері бар жартылай ӛткізгіштік 
қондырғыларда жүз мыңдық электрондарынан құрылатын ағынға 
сәйкестенетін ток реттелінеді (қосылады немесе сӛндіріледі).
Кванттық нүктелер кӛмегімен бӛлек электрондардың 
қозғалысын басқаруға болады. Сонда жартылай ӛткізгіштердің 
ӛлшемдерін азайтуға (миниатюрлеуге) және энергияның тұтынуын 
тӛмендетуге мүмкіндік болады. Криптографияның дамуына 
мүмкіншіліктер ашылды.
Баяу балқитын (вольфрам, молибден) металдардың 
кластерлер 
негізінде 
атомдық 
газразрядтық 
кӛздерінің 
қарқындылығынан 
анағұрлым 
үлкен 
қарқындылығы 
бар 
газразрядтық жарық кӛздері жасалуда.

Ақпараттық технологияларының дамуына үлес қосқан үшін 
академик Ж.И.Алферовқа (Г.Кремер және Д.С.Килбимен бірге) 
2000 ж. Нобель сыйлығы тапсырылған.
Алферовтың 
лабораториясында 
гетероқұрылымдар 
технологиясы, сонымен бірге кванттық нүктелер технологиясы 
жетілдірілген.
Кванттық нүктелерді жасау мәселесін шешу кезінде Алферов 
лабораториясының қызметкерлері өздік ұйымдасу процестерін 
қолдануының қажеттілігі туралы қорытындыға келді.
Ақаусыз кванттық нүктелер ӛсіру процестерінде осы 
процесінің «дұшпаны» – әртүрлі атомаралық қашықтықтары бар қос 
жартылай ӛткізгішті бір-біріне үйлестіру кезінде пайда болатын 
ақаулар қолданылды. 

Н.Н.Леденцов РҒА Физика-техникалық институтында жасаған 
баяндамасында былай деген:
«Табиғатпен күресу емес, оны зерттеу, оған бағыну керек 
екендігі айқын болды. Табиғат наноқұрылымдарды жасағысы 
келеді, бірақта нанообъектілердің ӛлшемдері, тығыздығы мен 
ӛзара орналасуын ӛзі анықтайды».
Осылай жартылай ӛткізгіштік кристалдардың ӛсу теориясы – 
ӛздігінен ұйымдасатын наноқұрылымдарына ауысуы мазмұндалды.
Бұрын жартылай ӛткізгішке басқа материалдан жасалынған 
қабатты еңгізіп, материалдар арасындағы шекара бір мезетте 
айқын және ақаусыз болатыны мүмкін емес деген ой қалыптасқан. 
Алферов қызметкерлерімен бірге гетероқұрылымдардың 
жасауын жүзеге асырды.

Мысалы, кванттық нүктелер алу кезінде GaAs беттігінде InAs 
қабаттары ӛсіріледі. Осы қабаттарының кристалдық торында 
атомдар арасындағы қашықтық GaAs қарағанда ӛзгешелінеді.
Сондықтан, тұндырылған InAs бірінші қабатында серпімді 
кернеулер пайда болады, ал белгілі қалындығына жеткенде InAs 
кристалы тұрақсыз болады және кӛптеген ӛлшемдері шамамен 
бірдей аралдарға ыдырайды.
Осылай кванттық нүктелерінің жиынтығы пайда болады. 
Сонымен, ӛздігінен ұйымдасу процестері нанотехнологияда 
маңызды рӛлін атқарады.

Ӛлшемдес 
нанокластерлерді 
алып, 
қатты 
ортаны 
(матрицаны) толтыру немесе макроскопиялық беттікті қабаттауы 
маңызды технологиялық мәселе болып табылады.
Бұл басқа магниттік қасиеттері бар ортаға еңгізілген магнитті 
нанобӛлшектерге, полимер тӛсеніштегі сәуле шығаратын күміс 
нанобӛлшектеріне және жартылайӛткізгіш кванттық нүктелеріне 
тиісті.
Барлық жағдайларда жаппай кӛпшілікті ӛндірісті құрылым 
құрылуының атомдық дәлділігімен сыйыстыру керек.
Нанотехнологияның 
міндеті 
– 
қажетті 
ӛнімі 
ӛздік 
ұйымдасуымен жасалынатын процесті жетілдіру.

жүктеу/скачать 1 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: