Надґратка: відмінності між версіями

'''Надґратка''' — твердотільний матеріал із періодичною зміною шарів з різними властивостями вздовж одного напряму. Це приводить до модуляції періодичного потенціалу кристалічної ґратки твердого тіла, що по суті виконує ролюроль "несучої частоти". Напівпровідникові надґратки (НҐ) були вперше виготовлені в 70-тих роках, а металічні в 1980 році.

Надґратки можуть бути виготовлені різноманітними способами, проте найбільш вживаним є ''[[Молекулярно-променева епітаксія|молекулярно-променева епітаксія]]'' та ''спутерінг'' ({{lang-en|Sputtering}}). Цими способами досягають товщини періоду надґратки в декілька атомних шарів. Типова структура надґратки у вигляді [Fe₂₀V₃₀]₂₀, що по суті є бінарною із 20Å заліза (Fe), а потім 30Å ванадію (V), причому повторюючись 20 разів вздовж осі надґратки, сумарної товщини 1000Å чи 100nm.

Структурна якість надґратки перевіряється на практиці за допомогою дифракції X-променів, що продукує резонансну структуру максимумів. Також використовується дифракція Н'ютона[[Ньютон Ісаак|Ньютона]]. Інші методи діагностики: гігантський магніторезонанс, регульоване відображення Х-променів та нейтронні дзеркала, спінова поляризація нейтронів, та зміни елестичних та акустичних властивостей. В залежності від природи компонентів, надґратки можуть бути названі ''магнітними'', ''оптичними'' чи ''напівпровідниковими''.

Також існує клас квазіперіодичних НҐ названих по [[Фібоначчі]]. НҐ Фібоначчі вивчаються за допомогою одновимірної моделі для квазі- кристалу, де взаємодія електронів, або їх енергія приймає два значення, що корелюють з числами Фібоначчі.

НРНҐ являють собою новий тип штучних напівпровідників, які характеризуються наявністю великої кількості енергетичних зон, які мають сильну анізотропію вздовж певної осі (в межах одного шару вони практично двовимірні). Вперше такі системи були розглянуті Келдишем Л.В в 1962 році теоретично, а на практиці напівпровідникові надграткинадґратки були запропоновані [[Єсакі]] та [[Рафаель Тсу|Тсу]] <ref>L. Esaki and [[Рафаель Тсу|R. Tsu]], "Superlattice and negative differential conductivity in semiconductors", ''[[IBM Journal of Research and Development]]'', vol. 14, no. 1 (January 1970), pp. 61-65.</ref>. В НР може бути майже подавлена електронно- діркова рекомбінація, тому на протязі довгого часу в системі можливе відхилення від термічної рівноваги. Концентрація електронів та дірок в НР не є фіксованим параметром, який визначається легуванням, а є легко змінюваною величиною. Наявність потенціалу НР суттєво змінює енергетичний спектр, завдяки чому НР мають ряд цікавих властивостей, котрі відсутні в звичайних напівпровідниках. Параметри потенціалу НР легко змінювати в широкому діапазоні, що в свою чергу приводить до суттєвих змін енергетичного спектру. Таким чином, легко змінювати зонну структуру напівпровідникових НР.

Багатошарові структури із квантовими ямами (НР) - структури, в яких потенціальні бар'єри мають ширину, яка виключає або не виключає тунелювання часокчасток із однієї КЯ в іншу. Структури можуть представляти собою набір одинаковиходнакових по ширині (похибка не перевершує одного атомного шару) КЯ.

Таким чином, сукупність штучно зформованихсформованих напівпровідників з тонкими шарами, що розрізняються шириною забороненої зони, можна класифікувати наступним чином:

*''Надатом'' - напівпровідникова гетероструктура з додатковим сферично симметричнимсиметричним потенціалом - квазі- атомна гетероструктура. Надатом повинен складатися з сферичного ядра одного напівпровідникового матеріалу, селективно легованого донорами, і оточеного бездомішковою матрицею із матеріалу з меншою шириною забороненої зони. Донорні електрони зтікаютьстікають в матрицю, а ядро отримує позитивний заряд, який визначається кількістю донорів.