Новые наноматериалы. Получение, свойства и применение презентация

Содержание

Слайд 1Новые наноматериалы Получение, свойства и применение
Филатов Дмитрий Олегович
доктор физико-математических наук
техник Научно-образовательного

центра
«Физика твердотельных наноструктур»
Нижегородского государственного университета им. Н.И.Лобачевского

Слайд 2Композитные материалы
Гранулы наполнителя
в матрице связующего
Композитные материалы имеют уникальные свойства, отличные как

от свойств материала гранул, так и от свойств связующего

Слайд 3Нанокомпозитные материалы
Размер гранул
< 1 мкм

Слайд 4Содержание лекции
Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Коллоидные квантовые точки


Слайд 51. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. Методы формирования
1. Ионная имплантация
Энергия

ионов
30 – 500 кэВ

E = eV
e ≈ 1,6⋅10-19 Кл
1 эВ ≈ 1,6⋅10-19 Дж

Слайд 61. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. Методы формирования
2. Взаимодействие ионов

с твёрдым телом

Проективный пробег ионов Rp

Профили распределения B при имплантации в Si

Слайд 71. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. методы формирования
3. Рост наночастиц

в ходе отжига

Е.М.Лифшиц
1915-1985

В.В.Слёзов
1930-2013

Слайд 81. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. методы формирования
2. Послойное осаждение

с последующим отжигом

Методы осаждения
- Электронно-лучевое осаждение
Магнетронное осаждение

Температура отжига 500 – 1000 °C


Слайд 91. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. методы формирования
2. Послойное осаждение

с последующим отжигом

ПЭМ изображение поперечного
среза массива наночастиц Au (номинальная толщина 1 нм) в SiO2

Наночастицы Au в каждом слое сосредоточены практически в одной плоскости

Слайд 101. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
Б. Электронные свойства наночастиц
1. Зонная диаграмма

НЧ Au в матрице SiO2

А – работа выхода электрона из Au
Х – сродство к электрону SiO2
Eс – дно зоны проводимости Sio2
EF – уровень Ферми в Au




Высота потенциального барьера


Электроны в наночастице Au находятся в потенциальной яме

Слайд 111. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
Б. Электронные свойства наночастиц
2. Электрическая ёмкость

наночастицы

- определение ёмкости


- ёмкость шара
проницаемость
- электрическая постоянная


К.К. Лихарев
Р. 1933

Слайд 121. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
В. Применение. Нано-флэш память
1. Транзистор металл-оксид-полупроводник

(МОП)


Зонная диаграмма МОП-структуры

Слайд 131. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
В. Применение. Нано-флэш память
2. МОП-транзистор с

плавающим затвором


Слайд 141. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
В. Применение. Нано-флэш память
3. ПЭМ изображение

МОП-структуры с наночастицами Au



Формы вещества:

Монокристалл (Si)

аморфная (SiO2, HfO2)

- Нанокристаллы Au

Слайд 152. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
А. Формирование в ходе эпитаксии
1. Определение

эпитаксии

Эпитаксия – режим роста кристалла, когда структура подложки определяет структуру плёнки
Гомоэпитаксия – вещества подложки и плёнки одинаковы
Гетероэпитаксия – вещества подложки и плёнки различны


Рост эпитаксиальной плёнки на поверхности монокристаллической подложки



Механизм ван-дер-Мерве

Слайд 162. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
А. Формирование в ходе эпитаксии
2. Механизм

Странски-Крастанова

Эпитаксия InAs/GaAs(001)

Послойный рост по механизму ван-дер-Мерве


Переход от слоевого роста к формированию наноостровков

Слайд 172. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
А. Формирование в ходе эпитаксии
3. Форма

квантовых точек InAs/GaAs(001)

Схема упорядочения КТ InAs/ GaAs(001) в плоскости подложки



СТМ изображение квантовой точки InAs/GaAs(001)

Слайд 18Квантовая механика
Классическая механика

Квантовая механика


Механическое состояние частицы

Радиус-вектор r волновая функция Ψp(r)
Импульс p v вероятность обнаружить частицу
в объёме dr3: |Ψp(r)|2dr3


2-й закон Ньютона уравнение Шрёдингерa




- Гамильтониан

- оператор импульса







Уравнение движения


Слайд 192. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Б. Энергетический спектр квантовых точек
Уровни

энергии в квантовой яме

Стационарное уравнение Шрёдингера


решение для бесконечно глубокой ямы

Одномерная зонная диаграмма квантовой ямы




-- квантовые числа
me – эффективная масса электрона 

L

Ee2

Ec

Ev

EgInAs

EgGaAs

Ee1

Eh1
Eh2

Слайд 202. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Б. Электронные свойства квантовых точек
2. Волновые

функции размерно-квантованных состояний
Электронов и дырок в квантовых точкях InAs/GaAs(001)

Поверхности равной плотности вероятности




Каждое состояние имеет индекс из 3-х квантовых чисел




Слайд 212. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
В. Оптические свойства квантовых точек
Фотолюминесценция

Фотовозбуждение. Энергия фотона



Энергия кванта люминесценцц




Управляя размерами КТ, можно управлять энергией кванта излучения

hvPL

Слайд 222. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Г. Применение квантовых точек
1. Полупроводниковый лазер


Схема структуры полупроводникового лазера на квантовых точках






LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Ж.И.Алфёров
Р. 1930

Ec

Eм

Слайд 233. Коллоидные квантовые точки
А.Формирование коллоидных квантовых точек
Дробление
Зарождение в жидкой фазе
Квантовые

точки ZnS/CdSie
Ядро (core) CdSe
Оболочка (shell) ZnS







Слайд 243. Коллоидные квантовые точки
Б.Оптические свойства коллоидных КТ
1. Фотолюминесценция квантовых

точек core-shell

Зонная диаграмма




Схема оптических переходов

hvPL

hvex

Слайд 253. Коллоидные квантовые точки
Б.Оптические свойства коллоидных КТ
2. Диапазоны энергий

квантов фотолюминесценции КТ




Слайд 263. Коллоидные квантовые точки
В.Применение в биологии и медицине
1. Метод флуоресцентных

маркеров

Флуоресцентное изображение клетки




Слайд 27Междисциплинарные исследования
Применение физических методов в биологии
Оптическая микроскопия
Антони ван Левенгук
1632-1723



Микроскоп

Левенгука

Похожие презентации

Природный газ 347
Водород.Кислоты.Соли 510
Минералды тыңайтқыштар 2534
Виды присадок к моторным топливам 357
Фосфорорганические соединения 839
Начало репликации. Направление движения вилки репликации 298

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика