什么是多維超晶格 晶格常數(shù)與晶面間距的關(guān)系

什么叫超晶格？化學(xué)上的superlattice是什么意思？和IBM提出的超晶格是同一個(gè)意思么？什么是超晶格結(jié)構(gòu)？超晶格和量子阱的有什么區(qū)別？什么是超晶格材料？多量子阱與超晶格的區(qū)別與聯(lián)系是什么？

本文導(dǎo)航

• 簡(jiǎn)述三種典型金屬晶格的定義
• 超晶格是超結(jié)構(gòu)嗎
• 常見的晶格的特征
• 晶格常數(shù)與晶面間距的關(guān)系
• 三種晶格的區(qū)別與聯(lián)系
• 超晶格的概念和特點(diǎn)

簡(jiǎn)述三種典型金屬晶格的定義

超晶格

1970年美國(guó)IBM實(shí)驗(yàn)室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念．他們?cè)O(shè)想如果用兩種晶格匹配很好的半導(dǎo)體材料交替地生長(zhǎng)周期性結(jié)構(gòu)，每層材料的厚度在100nm以下，如圖所示，則電子沿生長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生振蕩，可用于制造微波器件．他們的這個(gè)設(shè)想兩年以后在一種分子束外延設(shè)備上得以實(shí)現(xiàn)．

可見，超晶格材料是兩種不同組元以幾個(gè)納米到幾十個(gè)納米的薄層交替生長(zhǎng)并保持嚴(yán)格周期性的多層膜，事實(shí)上就是特定形式的層狀精細(xì)復(fù)合材料。

光子晶體

即光子禁帶材料,從材料結(jié)構(gòu)上看，光子晶體是一類在光學(xué)尺度上具有周期性介電結(jié)構(gòu)的人工設(shè)計(jì)和制造的晶體。與半導(dǎo)體晶格對(duì)電子波函數(shù)的調(diào)制相類似，光子帶隙材料能夠調(diào)制具有相應(yīng)波長(zhǎng)的電磁波---當(dāng)電磁波在光子帶隙材料中傳播時(shí)，由于存在布拉格散射而受到調(diào)制，電磁波能量形成能帶結(jié)構(gòu)。能帶與能帶之間出現(xiàn)帶隙，即光子帶隙。所具能量處在光子帶隙內(nèi)的光子，不能進(jìn)入該晶體。光子晶體和半導(dǎo)體在基本模型和研究思路上有許多相似之處，原則上人們可以通過設(shè)計(jì)和制造光子晶體及其器件，達(dá)到控制光子運(yùn)動(dòng)的目的。光子晶體(又稱光子禁帶材料)的出現(xiàn)，使人們操縱和控制光子的夢(mèng)想成為可能。

超晶格是超結(jié)構(gòu)嗎

是的~

superlattice

n.

[冶][物]超點(diǎn)陣,超晶格

字典~~牛津 簡(jiǎn)明都是這個(gè)解釋

LZ可以去看看這個(gè)~http://csb.scichina.com/qikan/Cpaper/wenxian.asp?bsid=32594

常見的晶格的特征

1970年美國(guó)IBM實(shí)驗(yàn)室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念．他們?cè)O(shè)想如果用兩種晶格匹配很好的半導(dǎo)體材料交替地生長(zhǎng)周期性結(jié)構(gòu)，每層材料的厚度在100nm以下，則電子沿生長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生振蕩，可用于制造微波器件．他們的這個(gè)設(shè)想兩年以后在一種分子束外延設(shè)備上得以實(shí)現(xiàn)．

可見，超晶格材料是兩種不同組元以幾個(gè)納米到幾十個(gè)納米的薄層交替生長(zhǎng)并保持嚴(yán)格周期性的多層膜，事實(shí)上就是特定形式的層狀精細(xì)復(fù)合材料。

光子晶體

即光子禁帶材料,從材料結(jié)構(gòu)上看，光子晶體是一類在光學(xué)尺度上具有周期性介電結(jié)構(gòu)的人工設(shè)計(jì)和制造的晶體。與半導(dǎo)體晶格對(duì)電子波函數(shù)的調(diào)制相類似，光子帶隙材料能夠調(diào)制具有相應(yīng)波長(zhǎng)的電磁波---當(dāng)電磁波在光子帶隙材料中傳播時(shí)，由于存在布拉格散射而受到調(diào)制，電磁波能量形成能帶結(jié)構(gòu)。能帶與能帶之間出現(xiàn)帶隙，即光子帶隙。所具能量處在光子帶隙內(nèi)的光子，不能進(jìn)入該晶體。光子晶體和半導(dǎo)體在基本模型和研究思路上有許多相似之處，原則上人們可以通過設(shè)計(jì)和制造光子晶體及其器件，達(dá)到控制光子運(yùn)動(dòng)的目的。光子晶體(又稱光子禁帶材料)的出現(xiàn)，使人們操縱和控制光子的夢(mèng)想成為可能。

晶格常數(shù)與晶面間距的關(guān)系

超晶格的阱與阱之間的波函數(shù)會(huì)有才重疊，而量子阱的阱與阱之間的波函數(shù)沒有重疊，就是超晶格的勢(shì)壘寬度比量子阱的勢(shì)壘寬度要窄一些。

三種晶格的區(qū)別與聯(lián)系

所謂超晶格，就是指由兩種不同的半導(dǎo)體薄層交替排列所組成的周期列陣。如鎵鋁砷／鎵砷、鍺—硅／硅等超晶格材料，是制備半導(dǎo)體光電子學(xué)、光子學(xué)材料和器件的重要技術(shù)，研究的人員很多，各國(guó)投入的財(cái)力也很大。

利用超晶格多層結(jié)構(gòu)制備“彈道晶體管”和“高電子遷移率晶體管”是超晶格具體運(yùn)用的例證。人們?cè)囅氚褟椀谰w管設(shè)計(jì)成這樣：讓電子在垂直或平行于薄膜平面的方向上作彈道運(yùn)動(dòng)，這樣制作出來的晶體管既快速又十分緊湊；把高電子遷移率晶體管設(shè)計(jì)成這樣：通過調(diào)整超晶格各層的成分和結(jié)構(gòu)，使載流子從有缺陷層進(jìn)入晶格完美層，在此完美層中，遷移率大的電子高度集中，因而可提高器件的開關(guān)速度。

我國(guó)在這一領(lǐng)域的研究與國(guó)外相比，差距甚大。

超晶格的概念和特點(diǎn)

都是兩種或以上的半導(dǎo)體材料交替生長(zhǎng)出的周期性薄層的微結(jié)構(gòu)材料,

我的理解,不同的在于,

多量子阱由于量子限域效應(yīng),即當(dāng)其一維多量子阱薄層線度與電子的德布羅意波長(zhǎng)可比擬時(shí),電子態(tài)呈量子化,連續(xù)的能帶變?yōu)榉至⒌哪芗?jí),形成駐波形式的波函數(shù),且勢(shì)壘足夠厚,可近似認(rèn)為相鄰量子阱中的波函數(shù)無耦合.

而超晶格 勢(shì)壘層很薄,勢(shì)阱之間耦合強(qiáng)烈,人稱耦合多量子阱.此時(shí)多量子阱的各分立能級(jí)延展為能帶.

叫做超晶格,是因?yàn)槠渲芷诨泳€度遠(yuǎn)大于晶格常數(shù).但通常為幾nm、幾十nm,與電子平均自由程（德布羅意波長(zhǎng)）可比擬