Перевод Павла Малахова
Сверхрешетка – это периодическая структура, состоящая из двух и более материалов. Как правило, толщина одного слоя составляет несколько нанометров. Сверхрешетки были обнаружены в начале 20 века при исследовании рентгеновских дифракционных картин.
Механические свойства сверхрешеток
Дж.С. Коехлером было теоретически предсказано, что при использовании чередующихся (нано-) слоев материалов с высокими и низкими константами упругости, механическое сопротивление материала к сдвигу (срезанию) улучшается до 100 раз, а поскольку источник дислокаций Франка-Рида не может больше работать ни в одном из нанослоев.
Увеличение механической прочности материалов со структурой сверхрешетки с тех пор была подтверждена многочисленными экспериментами.
Свойства полупроводниковых сверхрешеток
Если сверхрешетка составлена из двух полупроводниковых материалов с различной шириной запрещенной зоны, каждая квантовая яма устанавливают новый набор правил, влияющих на условия прохождения зарядов через всю структуру. Два различных материала полупроводника поочередно осаждаются, формируя периодическую структуру в направлении роста. С момента первой работы Лео Эсэки и Рафаэля Тсу, посвященнойо синтетическим искусственным сверхрешеткам (1970 год), был достигнут большой прогресс в физике таких слоистых полупроводников, теперь называемых квантовыми структурами. Концепция квантового конфайнмента (ограничения) привела к наблюдению за квантово-размерными эффектами в изолированных квантовых ямах.
Квантовый конфайнмент наблюдается также и в сверхрешетках.
Типы полупроводниковых сверхрешеток
Зонные структуры полупроводниковых сверхрешеток делятся на три различных типа, названные типом I, типом II и типом III.
В I типе гетероструктуры основание зоны проводимости и вершина валентной зоны формируются в том же самом слое полупроводника.
Во II типе зона проводимости и валентная зона расположены в шахматном порядке, так, чтобы электроны и дырки были заключены в различных слоях.
Сверхрешетка типа III включает в себя полуметаллический материал, например - сверхрешетка HgTe/CdTe. Хотя основание зоны проводимости и вершина валентной зоны сформированы в том же самом слое полупроводника в сверхрешетке Типа III, которая подобна сверхрешетке Типа I, ширина запрещенной зоны сверхрешетки Типа III может корректироваться от полупроводника до нулевой ширины запрещенной зоны и к полуметаллу с отрицательной шириной запрещенной зоны.
Также существует класс квазипериодических сверхрешеток, названных в честь Фибоначчи. Сверхрешетка Фибоначчи может быть рассмотрена как одномерный квазикристалл, где или электронный переход или локальная энергия берут две длительности в последовательности Фибоначчи.
