Electronic States and Optical Transitions in Semiconductor Heterostructures

مطالعه ساختارهای ناهمسان نیمه هادی بیش از چهل سال پیش آغاز شد. در دهه 1980، این حوزه تحقیقاتی به خط مقدم فیزیک نیمه هادی ها تبدیل شد، عمدتاً به دلیل پیشرفت در فناوری های رشد که اکنون قادر به تولید لایه های فوق نازک (تا چند لایه تک لایه) از مواد نیمه هادی مختلف هستند. در دسترس بودن ساختارهایی با خواص تقریباً ایده آل و به خوبی کنترل شده، ساختارهای ناهمسان نیمه هادی را به زمینه آزمایشی برای فیزیک حالت جامد تبدیل کرده است. این ساختارها با گشودن امکانات جدیدی برای مطالعه الکترون‌های کم‌بعد، و همچنین خواص اتمی و الکترونیکی رابط‌ها، تأثیر عمیقی بر تحقیقات پایه در فیزیک نیمه‌رساناها گذاشته‌اند. ناهمسان‌ساختارهای نیمه‌رسانا نیز کاربردهای عملی مهمی دارند: آن‌ها پایه‌ای مادی برای تعدادی از دستگاه‌های جدید فراهم می‌کنند و همچنین راه را برای بهبود ویژگی‌های عملیاتی قطعات میکرو و اپتوالکترونیک سنتی باز می‌کنند. در نتیجه اهمیت فزاینده فیزیک ناهمسان، افراد بیشتری چه از مقطع تحصیلات تکمیلی و چه از سایر حوزه های تحقیقاتی وارد این رشته پویا می شوند. برای تازه واردان، به دلیل توسعه سریع این رشته و تقسیم فزاینده آن به زیرشاخه های متمایز، وظیفه آشنایی با حجم وسیع دانش موجود در مورد ساختارهای ناهمگن به یک چالش تبدیل شده است. حتی برای کسانی که قبلاً در یکی از حوزه‌های فیزیک ناهم‌ساختار کار می‌کنند، همگام شدن با پیشرفت‌ها در مناطق همسایه کار آسانی نیست. هدف این کتاب دسترسی بیشتر به فیزیک ناهمسان است.

The study of semiconductor heterostructures started more than forty years ago. In the 1980s this area of research moved to the forefront of semiconduc­ tor physics, largely due to progress in growth technologies which are now capable of producing ultrathin layers (up to a few monolayers) of different semiconductor materials. The availability of structures with nearly ideal, well-controlled properties has made semiconductor heterostructures a test­ ing ground for solid-state physics. These structures have had a profound impact on basic research in semiconductor physics by opening new possibil­ ities for studying low-dimensional electrons, as well as the atomic and elec­ tronic properties of interfaces. Semiconductor heterostructures have also a variety of important practical applications: they provide a material basis for a number of novel devices, and also open the way for improving the operating characteristics of traditional micro- and optoelectronic compo­ nents. As a result of the growing importance of heterostructure physics, more and more people are entering this dynamic field, either from graduate school or from other areas of research. For the new entrants, the task of familiariz­ ing themselves with the vast body of existing knowledge about heterostruc­ tures has become quite a challenge, due to the rapid development of the field and its increasing subdivision into distinct subfields. Even for those who already work in one area of heterostructure physics, keeping up with the developments in neighboring areas is not an easy task. The purpose of this book is to make heterostructure physics more accessible.