Квантовые точки и их модели

[Kvant]

Меня интересует всё, что связано с квантовыми точками, но особенно их математические модели и, соответственно, методы их расчёта. Литературы по этому поводу не особо много, поэтому всё, что я знаю о них - я нашёл в журналах, однако лишь в одном из них я нашёл модель (сферическую) квантовой точки. Есть предположение, что квантовая точка может быть представлена как идеальная трёхмерная потенциальная яма, в которой частица имеет полностью дискретный спектр энергии, её форма обычно зависит от материала, из которого она сделана. Так, например, квантовые точки InAs в окружении GaAs имеют форму усечённых конусов со скруглёнными основаниями. Но вот как моделировать и расчитывать такие объекты, а также объекты на их основе - для меня пока загадка.
P.S. Если будут ссылки на книги или журналы, то желательно на те, которые реально достать.

[Peter]

Хочу подобрать Вам список литературы: доступной и не очень.
Чтобы не нагружать Вас избыточной информацией, да и самому не терять время зря, скажите мне, пожалуста, Вы кто - физик, математик, инженер-электронщик, программист? Вы студент?
Да, важно следующее. Модели квантовых точек Вам необходимы для сдачи зачета (курсовой), просто так для души, для прикола ... или для науки???
Важно, что ссылок по квантовым точкам, пожалуй, более 10 новых в день появляется и уже нельзя за всем уследить.

[Kvant]

Я пока студент, учусь как раз на инженера-электронщика и частично на программист. Квантовые точки мне просто интересны, а также приборы на их основе. Поэтому модели квантовых точек мне необходимы для души и для науки. Заранее спасибо!

[Peter]

Peter отправил Kvant'у личную емелю со списком литературы, но, так как увидел более 1000 просмотров темы "Модели квантовых точек", то решил сделать маленькую справку "А где читать об этом?" для любопытных.

Уровень 0

Любителям квантовых точек разумно сначала прочесть: Квантовая точка - сделать поиск в Википедии http://ru.wikipedia.org/

Уровень 1

1. Можно посетить сайт:
http://www.nanonewsnet.ru/index.php?mod ... d=9&pid=74
Математическая модель квантовых точек открывает их новые свойства.

2. Оригинал 1. на англ. A New Model of Quantum Dots: Rethinking the Electronics (Новая модель квантовых точек: переосмысливание электроники)
http://www.lbl.gov/Science-Articles/Arc ... onics.html
Ссылка 2 - это реклама статьи:

3. Xavier Cartoixà and Lin-Wang Wang. Microscopic Dielectric Response Functions in Semiconductor Quantum Dots // Phys. Rev. Lett. 94, 236804 (2005),
с которой можно и начинать чтение по моделям квантовых точек.

Желаю успехов. Вопросы будут - спрашивайте.

Следующий уровень.

Учебники:

Galperin Y.M. Introduction to Modern Solid State Physics. 2004 476 p. http://www.ioffe.org/lib/galperin/

Гантмахер В.Ф. Электроны в неупорядоченных средах. М. Физматлит, 2003, 176 с.

Davies J.H. The physics of low-dimensional semiconductors: an introduction, CUP, 1998, 451 p.

Turton R. J. The Quantum Dot. - W H Freeman. 1995. (Хорошо излагается физика квантовых точек без математических формул – лучшее введение в предмет.)


Лучшие обзоры:

Tracie J. Bukowski and Joseph H. Simmons. Quantum Dot Research: Current State and Future Prospects // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 27 (3-4), 119-142 (2003).

I. L. Aleiner, P. W. Brouwer, and L. I. Glazman. Quantum effects in Coulomb blockade // Phys. Rep. 358 (5-6), 309-440 (2002).

Y. Alhassid. The statistical theory of quantum dots // Rev. Mod. Phys. 72 (4), 895-968 (2000).

M. Reimann and M. Manninen. Electronic structure of quantum dots // Rev. Mod. Phys. 74, 1283-1342 (2002).


Полезные статьи:

S. Neeleshwar, C. L. Chen, C. B. Tsai, Y. Y. Chen, C. C. Chen, S. G. Shyu, M. S. Seehra. Size-dependent properties of CdSe quantum dots // Phys. Rev. B 71, 201307 (2005).

Ткач Н.В., Маханец А.М. Спектры и времена жизни квазичастиц в открытой квантовой точке, окруженной одинаковыми барьерами в цилиндрической квантовой проволоке // ФТТ, том 47 (3), 550-555 (2005). N. V. Tkach, A. M. Makhanets. Energy Spectra and Lifetimes of Quasiparticles in an Open Quantum Dot Surrounded by Identical Barriers in a Cylindrical Quantum Wire // Phys. Solid State 47, 571-577 (2005).

I C Robin, R André, H Mariette, S Tatarenko, Le Si Dang, J Bleuse, E Bellet-Amalric and J M Gérard. Control of the two-dimensional-three-dimensional transition of self-organized CdSe/ZnSe quantum dots // Nanotechnology v16, no 8, 1116-1118 (2005).

N. Mason, M. J. Biercuk, and C. M. Marcus. Local Gate Control of a Carbon Nanotube Double Quantum Dot // Science 303, 655-658 (2004).

R. Nemutudi, M. Kataoka, C. J. B. Ford, N. J. Appleyard, M. Pepper, D. A. Ritchie, and G. A. C. Jones. Noninvasive lateral detection of Coulomb blockade in a quantum dot fabricated using atomic force microscopy // J. Appl. Phys. 95, 2557-2559 (2004).

Ю.Е. Лозовик, С.Ю. Волков. Управление электронными корреляциями в сферической квантовой точке // Физика твердого тела, 45 (2), 345-348 (2003). Yu. E. Lozovik and S. Yu. Volkov. Control of Electron Correlations in a Spherical Quantum Dot // Phys. Solid State, 45, 364-368 (2003).

Yu. E. Lozovik, S. Yu. Volkov, M. Willander. Crystallization and quantum melting of few electron system in a spherical quantum dot: quantum Monte Carlo simulation // Solid State Commun. 125,127–131 (2003).

M. Kuno, D. P. Fromm, S. T. Johnson, A. Gallagher, D. J. Nesbitt. Modeling distributed kinetics in isolated semiconductor quantum dots // Phys. Rev. B 67, 125304 (2003) (15 pages).

J. Martorell, D. W. L. Sprung, P. A. Machado, and C. G. Smith. Model of single-electron decay from a strongly isolated quantum dot // Phys. Rev. B 63, 045325 (2001) (8 pages).

G. Cantele, D. Ninno, and G. Iadonisi. Calculation of the Infrared Optical Transitions in Semiconductor Ellipsoidal Quantum Dots // Nano Letters, 1 (3), 121-124 (2001).

Бурдов В.А. Усиленные зарядовые осцилляции в двойной квантовой точке // ЖЭТФ, 118 (3), 701-706 (2000). V. A. Burdov. Forced Charge Oscillations in a Double Quantum Dot // J. Exp. Theor. Phys. 91, Issue 3 pp. 610-614 (2000).

F.X. Redl, K.-S. Cho, C.B. Murray, S. O'Brien. Three-dimensional binary superlattices of magnetic nanocrystals and semiconductor quantum dots // Nature, 423, 968-971 (2003).

Info about RS Meeting: Quantum dots: science on the smallest scale? Papers of a Discussion Meeting organized and edited by M. G. Burt, J. H. Harding and A. M. Stoneham // Philosophical Transactions: Mathematical, Physical & Engineering Sciences, A 361, 223-401 (2003). (список статей всего журнала опускаю).

[Edu]

Подскажите, пожалуйста, имеет ли смысл учитывать пьезоэлектрические свойства материала квантовой точки при расчете концентрации свободных носителей внутри нее. Могут ли свободные носители и эл. диполи, обусловленные пьезоэлектричеством "уживаться" друг с другом?

[Quantrinas]

Уживаться, наверное, могут, но что это за "концентрация свободных носителей"? В квантовой точке таких электронов должно быть несколько штук, по крайней мере в маленьких с дискретным спектром.

[AlexNew]

Kvant писал(а):

Есть предположение, что квантовая точка может быть представлена как идеальная трёхмерная потенциальная яма, в которой частица имеет полностью дискретный спектр энергии, её форма обычно зависит от материала, из которого она сделана.

да, так можно считать

Quantrinas писал(а):

Уживаться, наверное, могут, но что это за "концентрация свободных носителей"? В квантовой точке таких электронов должно быть несколько штук, по крайней мере в маленьких с дискретным спектром.

электронов там может быть сколько угодно, спектр попрежнему будет дискретным, вопрос в том как расчитать их многочастичное взаимодействие. В первое приближении можно учесть экситоны - взаимодействие между электроном и дыркой, которое приводит к появлению связанных уровней наподобии водородоподобного атома, но поправки получаются очень незначительными, в эксепименте можно заметить при 0K

[Quantrinas]

AlexNew в сообщении #289649 писал(а):

электронов там может быть сколько угодно

свободных то не сколько угодно, а те, что глубоко сидят, роли не играют

-- Вт фев 16, 2010 21:51:18 --

AlexNew в сообщении #289649 писал(а):

вопрос в том как расчитать их многочастичное взаимодействие.

это да

[AlexNew]

в квантовой точке пару тысяч атомов, при возбуждении QD явно не одна пара e-h появляется.
Уровней в QD достаточно много, если стоит задача получить спектр, то необходимо как-то описать распределение частиц по этим уровням, и найти вероятности переходов, информации по этой теме не поподалось к сожалению, наверное можно использовать обычный подход из КМ, искать матричные элементы для дипольного приближения.
(обычно все ограничевается моделью частица в ящике, и поиском уровней энергий)
Вообще задачка интерестная.

[Quantrinas]

Надо, наверное, разделить разные квантовые точки. Есть большие, обычно металлические, где много электронов, но важны одноэлектронные эффекты вследствие кулоновской блокады. А есть маленькие с дискретным спектром и большим расстоянием между уровнями, такие описываются моделями с несколькими (бывает и одним) электронным уровнем.

[alex_7]

Делаю курсовую по квантовым точкам, какую литературу можно использовать и где взять чтобы там били: История открытия квантовых точек; теории квантовых точек, ну и прочее о квант. т.?

[photon]

Kvant в сообщении #108 писал(а):

Меня интересует всё, что связано с квантовыми точками, но особенно их математические модели

Не знаю, насколько доступны Вам, но мне нравится, как человек и как специалист по квантовым точкам Д. Бимберг (Dieter Bimberg) - попробуйте поискать его статьи/книги (например эту книгу ).