В настоящее время издается много книг по новейшим разделам нанонауки, но почти отсутствуют учебники и пособия для студентов-старшекурсников и аспирантов, связанных с нанонаукой. Предлагаемая книга восполняет этот пробел, так как представляет собой ценное учебное и справочное пособие для студентов, специализирующихся в физике, материаловедении и некоторых других технических дисциплинах. Кроме того, книга может представить интерес для ученых и инженеров-практиков, желающих глубже понять принципы нанонауки и нанотехнологии.

 

Содержание

 

Мезоскопическая физика и нанотехнологии

Основные тенденции развития нано- и оптоэлектроники

Характеристические длины в мезоскопических системах

Квантово-механическая когерентность

Квантовые ямы, проволоки и точки

Плотность состояний и размерность системы

Полупроводниковые гетероструктуры

Квантовые процессы переноса

Задачи и упражнения

Введение в физику твердого тела

Краткие сведения из квантовой механики

Модель свободных электронов в твердых телах. Функция плотности состояний

Теорема Блоха

Электроны в кристаллических твердых телах

Динамика электронов в энергетических зонах

Колебания решетки

Фононы

Задачи и упражнения

Общие сведения из физики полупроводников

Энергетические зоны электронов в типичных полупроводниках

Собственные и примесные полупроводники

Концентрации электронов и дырок в полупроводниках

Элементарные процессы переноса в полупроводниках

Вырожденные полупроводники

Оптические свойства полупроводников

Задачи и упражнения

Физика полупроводников с пониженной размерностью

Основные характеристики двумерных полупроводниковых наноструктур

Прямоугольная потенциальная яма конечной глубины

Параболическая и треугольная квантовые ямы

Квантовые проволоки

Квантовые точки

Напряженные слои

Влияние напряжений на валентную зону

Зонная структура в квантовых ямах

Экситонные эффекты в квантовых ямах

Задачи и упражнения

Полупроводниковые квантовые наноструктуры и сверхрешетки

Структуры полевых МОП-транзисторов (MOSFET)

Гетеропереходы

Квантовые ямы

Сверхрешетки

Задачи и упражнения

Процессы переноса в наноструктурах в электрических полях

Продольный перенос

Поперечный перенос

Квантовый перенос в наноструктурах

Задачи и упражнения

Перенос в магнитных полях и квантовый эффект Холла

Воздействие магнитного поля на кристаллы

Поведение систем пониженной размерности в магнитных полях

Плотность состояний двумерных систем в магнитных полях

Эффект Аронова — Бома

Эффект Шубникова — де Гааза

Квантовый эффект Холла

Задачи и упражнения

Оптические и электрооптические процессы в квантовых гетероструктурах

Оптические свойства квантовых ям и сверхрешеток

Оптические характеристики квантовых точек и нанокристаллов

Электрооптические эффекты в квантовых точках. Эффект квантово-размерный Штарка

Электрооптические эффекты в сверхрешетках. Лестницы Штарка и осцилляции Блоха

Задачи и упражнения

Электронные приборы на наноструктурах

Модуляционно-легированные полевые транзисторы (MODFET)

Биполярные транзисторы на гетеропереходах

Резонансный туннельный эффект

Транзисторы на горячих электронах

Транзисторы с резонансным туннелированием

Одноэлектронные транзисторы

Задачи и упражнения

Оптоэлектронные устройства на основе наноструктур

Лазеры на полупроводниковых гетероструктурах

Лазеры на полупроводниковых квантовых ямах

Поверхностные лазеры с вертикальным резонатором (VCSEL)

Лазеры на напряженных структурах с квантовыми ямами

Лазеры на квантовых точках

Фотодетекторы на квантовых ямах и сверхрешетках

Модуляторы на квантовых ямах

Задачи и упражнения

Дополнение. Метрологический и стандартизационный базис нанотехнологий