Современная электроника №3/2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2023 (transition metal dichalcogenide), чёр - ный фосфор (black phosphorus), дисуль - фид молибдена (molybdenum disulfide 2D-MoS 2 ) и другие . Двумерные моноэлементные нано - листы обладают хорошей металличе - ской проводимостью и регулируемы - ми электрохимическими свойствами . Например , 2D тетрагональный моно - слойный TiC характерен высокой динамической стабильностью и ани - зотропными механическими свойства - ми . Двумерный монослой нитрида иттрия (t-YN), благодаря уникаль - ным электронным свойствам , может быть успешно использован в электро - нике [28]. Особый интерес представляют дву - мерные моноэлементные керамиче - ские наноматериалы , полученные на основе объёмного кристалла , извест - ного под общим термином «MAX». Этот класс нанолистов получил назва - ние «MAX – Xenes», или сокращённо «MXenes». В отличие от большинства керами - ческих 2D- нанолистов , MXenes по сво - ей природе обладают хорошей прово - димостью и превосходной объёмной ёмкостью , поскольку они представля - ют собой молекулярные листы , сделан - ные из карбидов и нитридов металлов , таких , например , как титан . Наноли - сты MXenes в настоящее время наш - ли применение в аккумуляторах , опто - электронных устройствах , медицин - ских диагностических приборах . C егодня известны MXenes нано - листы , обладающие уникальными физическими , химическими , элек - тронными и оптическими свойства - ми , такие , например , как : борофен , силицен , германен , станен , фосфо - рен , арсенен , антимонен , висмутен и теллурен . Крайне интересным представляется то , что класс MXenes нанолистов тео - ретически может состоять из милли - онов возможных комбинаций атомов углерода , азота и таких металлов , как молибден , титан и других . Сложность заключается в том , что среди этих ком - бинаций лишь некоторые являются устойчивыми . Поэтому для исследо - вателей данных материалов существу - ют практически неограниченные воз - можности [29, 30]. Разработка новых материалов для микроэлектроники является крайне важным направлением , обещающим много новых и интересных открытий в ближайшем будущем . Квантовые точки В предыдущих статьях затрагивалась очень тонкая тема о том , где наступа - ет граница между классической физи - кой , описывающей движение бруска по наклонной плоскости , и кванто - вой механикой , описывающей волно - вую функцию движения электронов в атоме [31]. В качестве примера была приведена система из десяти кубитов , которая полностью подчиняется зако - нам современной квантовой механи - ки . Однако для системы из 100, а тем более из 1000 кубитов , классическая теоретическая квантовая механика в некоторых моментах перестаёт рабо - тать . Под термином « квантовая точка » (quantum dot – QD) понимают фраг - менты полупроводника с размерами порядка нескольких нанометров , дви - жение электронов в котором ограни - чено по определённым направлени - ям электрическими полями . С одной стороны , подобного рода ограничения могут возникать в результате воздей - ствия внешнего электрического поля и использования наноразмерных элек - тродов . С другой стороны , ограничи - вающие поля могут наблюдаться в случае , когда квантовая точка разме - щена внутри кристаллической решёт - ки материала с большой запрещённой зоной . Следует особо подчеркнуть , что квантовая точка – это не отдельные элементарные частицы , а системы , которые могут состоять из десятков и сотен тысяч атомов и молекул . Таким образом , квантовые точки определя - ют некоторое промежуточное состо - яние . С одной стороны , это уже не физика микромира в современном её состоянии , а с другой стороны , это ещё и не макромир , где можно пре - небречь связями между отдельными частицами . Таким образом , для описания пове - дения квантовых точек применяются элементы квантовой механики . На сегодняшний день разрабо - тано большое количество методов моделирования и расчёта структуры квантовых точек . Эти методы мож - но разделить на две основные груп - пы : теоретические и эмпирические . В одном случае задействуются прямые методы квантовой механики , которые позволяют вычислять такие параметры квантовых точек , как , например : вол - новые функции электронов и дырок ; энергии связи ; энергии оптического перехода для экситонных комплексов и другие аналогичные . Точные реше - ния подобных уравнений невозможны . Поэтому используются упрощённые модели и различные методы аппрок - симации , такие как метод сильной связи ; функционал плотности (DFT) Кона - Шема , XANES- спектры ; функ - ции Грина , программные коды ADF, оптимизация атомной геометрии . В тех случаях , когда имеется доста - точное количество экспериментальных данных , используются эмпирические и полуэмпирические методы . Моделирование квантовых точек – это отдельная сложная тема , по кото - рой дополнительную информацию можно найти на сайтах [32–34]. Первые квантовые точки в виде микрокристаллов CuCl синтезировал в стеклянных матрицах в 1981 году рос - сийский учёный Алексей Екимов . Он экспериментально доказал , что разме - ры нанокристаллов полупроводников CdS, CdSe, CuCl и CuBr, включённых в структуру стёкол , определяют спек - троскопические параметры их погло - щения bit.ly/3X3FbV5. В 1984 году американский физик Луи Брюс опубликовал статью о полупро - водниковых микрокристаллах в колло - идных растворах , которые позже полу - чили название коллоидных квантовых точек [35]. В тех случаях , когда в качестве мате - риала квантовой точки используется полупроводник , говорят о полупровод - никовой квантовой точке . Если нужно подчеркнуть разницу между квантовы - ми точками на основе проводника и полупроводника , то употребляется тер - мин (semiconductor quantum dot – SQD) [36]. В этой статье будут рассмотрены только вопросы , связанные с полу - проводниковыми квантовыми точка - ми , и для их обозначения используется общепринятая аббревиатура QD. В зависимости от способа изготовле - ния различают два типа – эпитаксиаль - ные и коллоидные квантовые точки . Эпитаксиальный процесс подразу - мевает упорядоченный , ориентирован - ный рост монокристаллических слоёв с контролируемой степенью легирова - ния на поверхности кристалла , назы - ваемого подложкой . Существуют различные типы эпи - таксии , среди которых наиболее рас - пространены в настоящее время : молекулярно - пучковая эпитаксия ; твердофазная эпитаксия ; газофазная эпитаксия ; осаждение из газообразной