Билет № 27

1. Основные положения нанотрибологии при описании механизмов трения на атомном уровне. Мгновенная и средняя силы трения.

Нанотрибология (англ. Nanotribology) - направление в трибологии, связанное с теоретическим и экспериментальным изучением процессовадгезии, трения, износа и разрушения в атомных и молекулярных масштабах взаимодействия поверхностей. Предметом изучения нанотрибологии являются процессы сцепления-скольжения поверхностей контактирующих тел, влияние пленки смазки нанометровой толщины, электрические и механические свойства контактов в атомном и молекулярном масштабе и др .Нанотрибология имеет дело со взаимодействием отдельных атомов. Представим, что поверхностный атом одной поверхности движется при скольжении в периодическом потенциале поверхностных атомов другой (рис. 7), отсутствует механизм диссипации энергии.

Рис. 7.  Слева: Потенциальная энергия и траектория зонда; справа: Мгновенная и средняя сила трения [3].

Неконсервативность вводится следующим образом. Достигнув верхней точки потенциала, атом, который можно смоделировать подвешенным на пружинке, отрывается от контактируемой поверхности и "падает" точку минимума потенциала (или ее окрестность). Атом переходит в точку с другой энергией, то есть потенциал становится "непотенциальным". Мгновенная сила трения при этом:

	(6)

2. Понятие квантовой ямы, как классической квантово-размерной структуры наноэлектроники. Модель мелкой квантовой ямы.

Квантовые ямы создают, помещая тонкий слой полупроводника с узкой запрещенной зоной между двумя слоями материала с более широкой запрещенной зоной. В результате электрон оказывается запертым в одном направлении, что и приводит к квантованию энергии поперечного движения. В то же время в двух других направлениях движение электронов будет свободным, поэтому можно сказать, что электронный газ в квантовой яме становится двумерным. Таким же образом можно приготовить и структуру, содержащую квантовый барьер, для чего следует поместить тонкий слой полупроводника с широкой запрещенной зоной между двумя полупроводниками с узкой запрещенной зоной

Билет № 28

1. Понятие полупроводниковых композиционных свехрешеток и их классификация.

1. Композиционные состоят из полупроводников разного химическго состава, их еще называют гетероструктурными сверхрешетками. (nipi-кристалл) сверхрешетки состоят из слоев полупроводника с разными типами проводимости, чередующимися с собственными полупровдниками. Отсюда и сокращенное название, ясно определяющее периодическую структуру. В композиционной сверхрешетке 1-го типа разрывы зон имеют разные знаки, а запрещенная зона одного полупроводника полностью охватывает запрещенную зону второго. Формируются квантовые ямы для дырок и элекронов. Квантовое ограничение ностелей заряда происходит внутри одних и тех же слоев, образующих яму. Первая сверхрешетка типа I была построена для системы GaAs - Al_xGa_1-xAs. В композиционной сверхрешетке 2-го типа разрывы зон имеют одинаковый знак, а запрещенные зоны могут и вовсе не перекрываться. В этом случае квантовое ограничение носителей заряда происходит в слоях разных материалов. Валентная зона одного материала расположена близко к зоне проводимости другого. Типичным примером могут служить соединения типа In_1-xGa_xAs - GaSb_1-yAsy

2. Особенности модификации электронной (зонной) структуры упруго сжатой полупроводниковой гетероструктуры.

Билет № 29

1. Причины, особенности и закономерности фасетирования тонких полупроводниковых пленок в процессе их роста. Основные положения теории Андреева и Марченко.

2. Общая классификация полупроводниковых свехрешеток. Возможные пути их применения в наноэлектронике.

2 В настоящее время наиболее широко применяются полупроводниковые

сверхрешетки. Они состоят из чередующихся слоев двух полупроводников, различающихся или составом, или типом проводимости. Широко используют два типа полупроводниковых сверхрешеток:

композиционные и легированные.

Композиционные сверхрешетки — это

гетероструктуры из чередующихся слоев различного состава и ширины за-

прещенной зоны, но с близкими значениями постоянной решетки.

Легированные сверхрешетки — это

периодическая последовательность слоев п- и р-типа одного и того же

полупроводника. Донорные атомы в n-слоях отдают электроны, которые

связываются акцепторными атомами в p-слоях. Дополнительный

периодический потенциал создают чередующиеся заряды ионизированных

акцепторов и доноров. Существуют также сверхрешетки из металлов,

сверхпроводников и диэлектриков. Сверхрешетки применяются в оптоэлектронике, в частности, ИК-фото-приемники лазеры