Кіріспе

Екі қабат немесе екі түрлі жартылай өткізгіш аймағы арасындағы интерфейс – гетероқосым. Гетероқосым – екі қабат немесе екі түрлі жартылай өткізгіш аймағы арасындағы интерфейс. Бұл жартылай өткізгіш материалдар гомоқосымдардан айырмалы, әртүрлі тығыздықтарға ие. Көптеген қатты дене құрылғыларында, оның ішінде жартылай өткізгіш лазерлерде, күн батареяларында және транзисторларда электрондық энергия деңгейлерін реттеу көбінесе тиімді болады. Бір құрылғыда бірнеше гетероқосымдардың үйлесімі гетероқұрылым деп аталады, бірақ екі термин де көбінесе бір-бірін алмастырып қолданылады. Әрбір материалдың әртүрлі тығыздыққа ие жартылай өткізгіш болуы талабы, әсіресе электрондық қасиеттер кеңістіктік қасиеттерге байланысты болатын кішкентай өлшемдерде, шартты. Гетероқосымның заманауи анықтамасы – кез келген екі қатты дене материалдарының арасындағы интерфейс, соның ішінде металл, диэлектрик, жылдам ионды өткізгіш және жартылай өткізгіш материалдардың кристалли және аморфты құрылымдары.

Наноөлшедегі гетероқосылымдар

Кванттық нүктелерде жолақтың энергиясы кванттық өлшем әсеріне байланысты кристалл өлшеміне тәуелді. Бұл наноөлшемді гетероқұрылымдарда жолақтың өзгеруін жасауға мүмкіндік береді. Бірдей материалдарды пайдалануға болады, бірақ кристалдардың мөлшері немесе қалыңдығын өзгерту арқылы қосылу түрін өзгертуге болады, мысалы, қабаттасқан (I типті) түрінен шегініс (II типті) түріне ауысуға болады. Ең көп таралған наноөлшемді гетероқұрылымдық жүйе – ZnS (CdSe@ZnS) CdSe үстінде, ол қабаттасқан (I типті) аралыққа ие. Бұл жүйеде ZnS флуоресцентті CdSe ядросының бетін пассивтейді, соның арқасында люминесценцияның кванттық тиімділігі артады. ZnS қабығындағы күшті байланыстардың нәтижесінде, оның үлкен жолақты арақашықтығына байланысты жылу тұрақтылығы да артады. CdSe және ZnS екеуі де цинк-бленда кристалдық фазада өседі және торға жақын сәйкес келеді, сондықтан ядро-қабық өсуі басымдыққа ие. Басқа жүйелерде немесе өсудің басқа жағдайларында, оң жақтағы суретте көрсетілгендей, анизотроптық құрылымдарды өсіру мүмкін. Бұл құрылымдардағы өткізгіштік жолақтары арасындағы зарядтың ауысуына ынталандыратын күш – өткізгіштік жолағының өзгеруі болып табылады. Robel және авторлар TiO2-де өсірілген CdSe нанокристалдарының мөлшерін азайту арқылы, электрондардың жоғары CdSe өткізгіштік жолағынан TiO2-ге жылдам ауысатынын анықтады. CdSe-де кванттық өлшем әсері өткізгіштік жолағында валенттік жолаққа қарағанда тиімді массаның кішірек болуына байланысты күштірек байқалады, және бұл көптеген жартылай өткізгіштерге тән. Соған байланысты, наноөлшемді гетероқосылымдармен өткізгіштік жолағының өзгеруін жасау әдетте оңайырақ. Шегініс (II типті) наноөлшемді гетероқосылымдарда фотоиндуцирленген зарядтың бөлінуі болуы мүмкін, себебі оларда тесіктер үшін ең төменгі энергиялық күй қосылыстың бір жағында, ал электрондар үшін ең төменгі энергия қарсы жағында орналасуы мүмкін. Анизотроптық шегініс (II типті) наноөлшемді гетероқосылымдарды фотокатализ үшін, әсіресе күн энергиясын пайдаланып суды бөлу үшін қолдануға болады.