hrvatski

Određivanje mehanizama električne vodljivosti u poluvodičkim strukturama temeljenim na kvantnim točkama

U ovom radu obrađeni su osnovni mehanizmi transporta u poluvodičkim strukturama temeljenim na kvantnim točkama. Rad obuhvaća teorijski i eksperimentalni dio kako bi se u cijelosti objasnio mehanizam vođenja struje u ovakvim strukturama. U drugom i trećem poglavlju sažeto su obrađene teme slobodnih i zatočenih elektrona u periodičkom potencijalu kristalne rešetke te su dane definicije kvantnih jama, žica i točaka. U četvrtom poglavlju obrađena je vodljivost prema klasičnoj teoriji te su detaljno opisani mehanizmi kvantnog tuneliranja. Vodljivost uzoraka temeljenih na kvantnim točkama ne može se u cijelosti opisati efektom tuneliranja. To naročito vrijedi za sustave u kojima je veća gustoća kvantnih točaka. Stoga je za objašnjenje vodljivosti takvih uzoraka bilo nužno uvesti teoriju perkolacije čije su osnovne ideje iznesene u petom poglavlju. Također su predstavljeni i analizirani rezultati Monte Carlo simulacija perkolacije po mjestu na kvadratnim i jednostavnim kubnim rešetkama. Koristeći teorijski okvir teorije perkolacije razvijen je model za opisivanje vodljivosti neuređenih struktura. Model se temelji na mreži nasumičnih otpornika te su dani rezultati simulacija na rešetkama do dimenzija 100x100. Eksperimentalni dio rada obuhvaća električku karakterizaciju uzoraka sa skupom kvantnih točaka. Uzorci su izrađeni tehnikom vakuumskog naparavanja na institutu „Ruđer Bošković“ u Zagrebu. Napravljene su tri serije uzoraka različite strukture koji su zagrijavani na različitim temperaturama kako bi se uočio nastanak silicijskih kvantnih točaka. U šestom poglavlju prezentirani su rezultati mjerenja vodljivosti uzoraka i komentar dobivenih rezultata. Dobra vodljivost izmjerena je samo na uzorcima s najtanjim slojevima SiO/SiO2. Na snimljenim U-I karakteristikama uočena je perkolacijska priroda vodljivosti: do određenog iznosa naponskog praga struja je zanemarivo malog iznosa, a nakon prelaska naponskog praga dolazi do naglog porasta struje. Uz to se na pojedinim karakteristikama jasno mogu prepoznati kvantni efekti Coulombove blokade u obliku karakterističnih stepenica.

Efekt tuneliranja; kvantna točka; perkolacijski prag; mreža nasumičnih otpornika; superrešetka; Coulombova blokada

nije evidentirano