Нанофононика

Применение наноструктур требует знания их основных физических (механических, электромагнитных, оптических, ...) характеристик. Следует особо отметить тот факт, что роль фононов в наноструктурах гораздо более впечатляющая, чем в объемных структурах. Основным фактом, касающимся свойств фононов в наноструктурах, является отсутствие так называемых акустических фононов, т. Е. Фононов, энергия которых стремится к нулю, когда импульс фононов стремится к нулю. Для возбуждающих фононов в наноструктурах необходима некоторая, отличная от нуля энергия активации. Эти невысказуемые характеристики требуют пересмотра всех выводов, полученных объемными теориями фононов. Поэтому вклад фононных подсистем в термодинамический анализ и перенос энергии является первым шагом в исследовании свойств наноструктуры. В этой статье описывается основной аспект усилий по пониманию наноструктур, а именно изучение фононов и фонон-опосредованных эффектов в структурах с наноразмерным пространственным ограничением в одном или нескольких пространственных измерениях. В течение последних двух десятилетий предпринимались устойчивые усилия по пониманию оптических и акустических фононов в наноструктурах, таких как сверхрешетка, квантовые провода, нанотрубки и квантовые точки. Основной темой этой работы является описание акустических фононов оптического типа в этих наноструктурах. Зависимость энергии от волнового вектора сильно нелинейна и линейная аппроксимация законов дисперсии фононов в малогабаритных наноструктурах не имеет смысла. Изменение закона дисперсии фононов из-за удержания сильно влияет на кинетические эффекты, обусловленные взаимодействием акустических фононов с электронами, пунктирными дефектами, фонон-фононным взаимодействием. Управление транспортными свойствами акустических фононов путем изменения их энергетического спектра в наноструктурах было названо фононной инженерией.

За последние десять лет физика и технология  низкоразмерных структур испытали огромное развитие. Квантовые структуры с вертикальным и боковым удержанием теперь обычно изготавливаются с размерами элементов ниже 100 пробегов. В то время как квантование электронных состояний в мезоскопических системах было предметом интенсивного исследования, влияние конфайнмента на колебания решетки и его влияние на электрон-фононное взаимодействие и диссипацию энергии в наноструктурах получили только недавно. Этот расширенный научный семинар НАТО по фононам в нанотехнологиях Sem iconductor стал форумом для обсуждения последних разработок в области физики фононов и их влияния на электронные свойства низкоразмерных структур. Наша цель состояла в том, чтобы собрать специалистов по динамике решетки и физике наноструктуры для оценки возрастающей важности фононных эффектов для физических свойств одномерных (1D) и нульмерных (OD) структур. На семинаре были рассмотрены различные вопросы, связанные с физикой фононов в полупроводниковых наноструктурах III-V, II-VI и IV. Были последовательно рассмотрены следующие темы: Модели для замкнутых фононов в полупроводниковых наноструктурах, последние экспериментальные наблюдения замкнутых фононов и электрон-фононное взаимодействие в двумерных системах, элементарные возбуждения в наноструктурах, фононах и оптических процессах в системах с уменьшенной размерностью, феноменологические явления переноса , эффекты горячего электрона в структурах квази-ID, релаксация носителей и узкое место фононов в квантовых точках.