Двовимірний електронний газ або ДЕГ — електронний газ, в якому частинки можуть рухатися вільно тільки в двох напрямах, а в третьому обмежені потенційною ямою. Потенціал обмеження (управління) може бути створеним за допомогою електричного поля, наприклад поля електроду затвору в МДН-транзисторах, або в області гетеропереходу між різними напівпровідниками. За аналогією з ДЕГ можна говорити про «двовимірний дірковий газ».
Якщо число заповнених «енергетичних підзон» в ДЕГ перевищує одну, то говорять про «квазідвовимірний газ».
Параметри ДЕГ
Густина станів ДЕГ не залежить від енергії і дорівнює:
де: і — спінове та долинне виродження, відповідно.
Густина станів ДЕГ дозволяє обчислити квантову ємність ДЕГ за виразом:
- ,
де — заряд електрона.
Для арсеніду галію GaAs, який є однодолинним напівпровідником, виродження залишається тільки за спіном, тому густина станів запишеться у вигляді:
Важлива характеристика ДЕГ — рухливість електронів. Для збільшення рухливості в гетероструктурі з ДЕГ використовують нелегований прошарок матеріалу, який називають [ru], щоб рознести в просторі іонізовані домішки та ДЕГ. Ця характеристика є визначальною при вивченні дробового квантового ефекту Холла. На сьогодні в структурах на основі GaAs досягнуті значення рухливості 10 000 000 см²/Вс. Дробовий квантовий ефект Хола спостерігався вперше на екземплярі з рухливістю 90 000 см²/Вс.
Максимальна густина станів
В більшості першоджерел густина станів використовується чисто формально, тому має сенс зробити практичну оцінку для двовимірної системи. Нехтуючи ефектами виродження, маскимальна густина станів 2D-системи буде:
Тепер спробуємо переписати цей вираз, використовуючи поняття борівського радіуса ()та борівського масштабу енергій ():
де: стала тонкої структури, а швидкість світла. Підставляючи ці значення в формулу (3), знаходимо максимальну густину станів:
де: борівський квант площі, а — борівська густина станів. Таким чином, максимальна густина станів 2D-електронного газу збігається з борівським масштабом.
Див. також
Посилання
- Слюсар В. И. Наноантенны: подходы и перспективы [ 3 червня 2021 у Wayback Machine.] // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2009. — № 2. — С. 61.
- Рухливість 10 000 000 см2/Вс[недоступне посилання з липня 2019]
- 90 000 см2/Вс
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Dvovimirnij elektronnij gaz abo DEG elektronnij gaz v yakomu chastinki mozhut ruhatisya vilno tilki v dvoh napryamah a v tretomu obmezheni potencijnoyu yamoyu Potencial obmezhennya upravlinnya mozhe buti stvorenim za dopomogoyu elektrichnogo polya napriklad polya elektrodu zatvoru v MDN tranzistorah abo v oblasti geteroperehodu mizh riznimi napivprovidnikami Za analogiyeyu z DEG mozhna govoriti pro dvovimirnij dirkovij gaz Dvovimirnij elektronnij gaz v MOSFET formuyetsya za dopomogoyu naprugi na zatvori Zonna diagrama prostogo HEMT Yaksho chislo zapovnenih energetichnih pidzon v DEG perevishuye odnu to govoryat pro kvazidvovimirnij gaz Parametri DEGGustina staniv DEG ne zalezhit vid energiyi i dorivnyuye D 2 D E G g s g v m 2 p ℏ 2 1 displaystyle D 2DEG g s g v frac m 2 pi hbar 2 qquad 1 de g s displaystyle g s i g v displaystyle g v spinove ta dolinne virodzhennya vidpovidno Gustina staniv DEG dozvolyaye obchisliti kvantovu yemnist DEG za virazom C 2 D E G e D 2 D E G displaystyle C 2DEG e D 2DEG de e displaystyle e zaryad elektrona Dlya arsenidu galiyu GaAs yakij ye odnodolinnim napivprovidnikom virodzhennya zalishayetsya tilki za spinom tomu gustina staniv zapishetsya u viglyadi D 2 D E G G a A s m p ℏ 2 2 displaystyle D 2DEG GaAs frac m pi hbar 2 qquad 2 Vazhliva harakteristika DEG ruhlivist elektroniv Dlya zbilshennya ruhlivosti v geterostrukturi z DEG vikoristovuyut nelegovanij prosharok materialu yakij nazivayut ru shob roznesti v prostori ionizovani domishki ta DEG Cya harakteristika ye viznachalnoyu pri vivchenni drobovogo kvantovogo efektu Holla Na sogodni v strukturah na osnovi GaAs dosyagnuti znachennya ruhlivosti 10 000 000 sm Vs Drobovij kvantovij efekt Hola sposterigavsya vpershe na ekzemplyari z ruhlivistyu 90 000 sm Vs Maksimalna gustina stanivV bilshosti pershodzherel gustina staniv vikoristovuyetsya chisto formalno tomu maye sens zrobiti praktichnu ocinku dlya dvovimirnoyi sistemi Nehtuyuchi efektami virodzhennya maskimalna gustina staniv 2D sistemi bude D 2 D m a x m 2 p ℏ 2 3 displaystyle D 2Dmax frac m 2 pi hbar 2 qquad 3 Teper sprobuyemo perepisati cej viraz vikoristovuyuchi ponyattya borivskogo radiusa a B displaystyle a B ta borivskogo masshtabu energij W B displaystyle W B a B l 0 2 p a displaystyle a B frac lambda 0 2 pi alpha W B 0 5 a 2 m c 2 displaystyle W B 0 5 alpha 2 mc 2 de a displaystyle alpha stala tonkoyi strukturi a c displaystyle c shvidkist svitla Pidstavlyayuchi ci znachennya v formulu 3 znahodimo maksimalnu gustinu staniv D 2 D m a x 1 4 p a B 2 1 W B 1 S B 1 W B D B 4 displaystyle D 2Dmax frac 1 4 pi a B 2 frac 1 W B frac 1 S B frac 1 W B D B qquad 4 de S B 4 p a B 2 displaystyle S B 4 pi a B 2 borivskij kvant ploshi a D B displaystyle D B borivska gustina staniv Takim chinom maksimalna gustina staniv 2D elektronnogo gazu zbigayetsya z borivskim masshtabom Div takozhModel vilnih elektronivPosilannyaSlyusar V I Nanoantenny podhody i perspektivy 3 chervnya 2021 u Wayback Machine Elektronika Nauka Tehnologiya Biznes 2009 2 S 61 Ruhlivist 10 000 000 sm2 Vs nedostupne posilannya z lipnya 2019 90 000 sm2 Vs