کتاب راهنمای نانوساختارهای نیمه‌رسانای خودآرا برای ابزارهای نوین در فوتونیک و الکترونیک، 2014 ۲۰۰۸
Handbook of Self Assembled Semiconductor Nanostructures for Novel Devices in Photonics and Electronics 2008

در سال 1969، لئو ازاکی (برنده جایزه نوبل 1973) و ری تسو از آی‌بی‌ام، آمریکا، پیشنهاد تحقیقاتی را در مورد “کریستال‌های دست‌ساز” با استفاده از یک ابرشبکه نیمه‌رسانا (ساختاری نیمه‌رسانا متشکل از چندین لایه فوق‌نازک متناوب از مواد نیمه‌رسانای با خواص مختلف) ارائه دادند. این اختراع شاید اولین پیشنهاد برای ترویج مهندسی یک ماده نیمه‌رسانای جدید بود و طیف گسترده‌ای از تحقیقات تجربی و نظری را برانگیخت. با این حال، مطالعه آنچه اکنون ساختارهای کم‌بعد (LDS) نامیده می‌شود، در اواخر دهه 1970 آغاز شد، زمانی که لایه‌های نازک اپیتاکسیال به اندازه کافی نازک برای اولین بار پس از توسعه در فناوری رشد اپیتاکسیال نیمه‌رساناها، که عمدتاً در آزمایشگاه‌های صنعتی برای اهداف دستگاهی پیشگام شد، تولید شدند.

LDSها ساختارهای موادی هستند که ابعاد آنها با فواصل بین اتمی در مواد جامد (یعنی نانومتر، nm) قابل مقایسه است. خواص الکترونیکی آنها به طور قابل توجهی با همان ماده در حالت حجیم متفاوت است. این خواص توسط اثرات کوانتومی تغییر می کنند. در ابتدای بررسی آنها، از قبل مشخص بود که چنین ساختارهایی از نظر علمی بسیار جالب و هیجان‌انگیز هستند و خواص جدید آنها که ناشی از اثرات کوانتومی است، پتانسیل کاربرد در دستگاه‌های جدید را ارائه می‌دهد. علاوه بر این، این LDSهای پیچیده، فرصت‌های طراحی جدیدی را برای مهندسان دستگاه برای ساخت دستگاه‌های الکترونیکی نسل جدید سفارشی ارائه می‌دهند. LDSها را می توان به دلیل تنوع زیاد ساختارهای ممکن و تغییرات در فرآیندهای فیزیکی، شاخه جدیدی از فیزیک ماده چگال در نظر گرفت.

یکی از روش‌های ساخت امیدوارکننده برای تولید و مطالعه ساختارهایی با بعد کمتر از دو، مانند سیم‌های کوانتومی و نقاط کوانتومی، به منظور تحقق دستگاه‌های جدیدی که از اثرات محدودیت کم‌بعدی استفاده می‌کنند، خودسازمان‌دهی است. مواد نانوساختار خودآرا، مزایای متعددی نسبت به فناوری‌های مواد معمولی در طیف گسترده‌ای از بخش‌ها ارائه می‌دهند. بدیهی است که کار تحقیقاتی آینده در مورد نانوساختارهای خودآرا، حوزه‌های متنوعی از علم مواد، فیزیک، شیمی، الکترونیک و اپتوالکترونیک را به هم متصل خواهد کرد.

ویژگی های کلیدی:

– مشارکت کنندگان، رهبران جهانی در این زمینه هستند
– تمام عواملی را که در خودسازماندهی نانوساختارهای کوانتومی ضروری هستند، گرد هم می آورد
– وضعیت فعلی تحقیق و توسعه در مواد نانوساختار خودسازمانده را بررسی می کند
– منبع اطلاعاتی آماده در مورد طیف گسترده ای از موضوعات ارائه می دهد
– برای هر دانشمندی که درگیر فناوری نانو است مفید است
– نقطه شروع بسیار خوبی برای کارگرانی است که وارد این حوزه می شوند
– به عنوان یک کتابچه راهنمای مرجع عالی عمل می کند

In 1969, Leo Esaki (1973 Nobel Laureate) and Ray Tsu from IBM, USA, proposed research on “man-made crystals” using a semiconductor superlattice (a semiconductor structure comprising several alternating ultra-thin layers of semiconductor materials with different properties). This invention was perhaps the first proposal to advocate the engineering of a new semiconductor material, and triggered a wide spectrum of experimental and theoretical investigations. However, the study of what are now called low dimensional structures (LDS) began in the late 1970’s when sufficiently thin epitaxial layers were first produced following developments in the technology of epitaxial growth of semiconductors, mainly pioneered in industrial laboratories for device purposes.

The LDS are materials structures whose dimensions are comparable with inter-atomic distances in solids (i.e. nanometre, nm). Their electronic properties are significantly different from the same material in bulk form. These properties are changed by quantum effects. At the inception of their investigation it was already clear that such structures were of great scientific interest and excitement and their novel properties caused by quantum effects offered potential for application in new devices. Moreover these complex LDS offer device engineers new design opportunities for tailor-made new generation electronic devices. The LDS could be considered as a new branch of condensed matter physics because of the large variety of possible structures and the changes in the physical processes.

One of the promising fabrication methods to produce and study structures with a dimension less than two such as quantum wires and quantum dots, in order to realise novel devices that make use of low-dimensional confinement effects, is self-organisation. Self-assembled nanostructured materials offer a number of advantages over conventional material technologies in a wide-range of sectors. Clearly, future research work on self-assembled nanostructures will connect diverse areas of material science, physics, chemistry, electronics and optoelectronics.

Key Features:

– Contributors are world leaders in the field
– Brings together all the factors which are essential in self-organisation of quantum nanostructures
– Reviews the current status of research and development in self-organised nanostructured materials
– Provides a ready source of information on a wide range of topics
– Useful to any scientist who is involved in nanotechnology
– Excellent starting point for workers entering the field
– Serves as an excellent reference manual