14 Nanostructures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
14.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
14.2 Quantum Wires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
14.2.1 V-Groove Quantum Wires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
14.2.2 Cleaved-Edge Overgrowth Quantum Wires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
14.2.3 Nanowhiskers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
14.2.4 Nanobelts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
14.2.5 Quantization in Two-Dimensional Potential Wells . . . . . . . . . . . . . . . 407
14.3 Carbon Nanotubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
14.3.1 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
14.3.2 Band Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410
14.3.3 Optical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
14.3.4 Other Anorganic Nanotubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
14.4 Quantum Dots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
14.4.1 Quantization in Three-Dimensional Potential Wells . . . . . . . . . . . . . . 413
14.4.2 Electrical and Transport Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
14.4.3 Self-Assembled Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
14.4.4 Optical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
15 External Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
15.1 Electric Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
15.1.1 Bulk Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
15.1.2 Quantum Wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
15.2 Magnetic Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
15.2.1 Classical Hall Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
15.2.2 Free-Carrier Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
15.2.3 Energy Levels in Bulk Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
15.2.4 Magnetic Field Effect on Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
15.2.5 Magnetic Field Effect on Excitons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
15.2.6 Energy Levels in a 2DEG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
15.2.7 Shubnikov-De Haas Oscillations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
15.2.8 Quantum Hall Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444
16 Polarized Semiconductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
16.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
16.2 Spontaneous Polarization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
16.3 Ferroelectricity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
16.3.1 Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
16.3.2 Soft Phonon Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
16.3.3 Phase Transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
16.3.4 Domains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457
16.3.5 Optical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458
16.4 Piezoelectricity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
16.4.1 Piezoelectric Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
16.4.2 Zincblende Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
16.4.3 Wurtzite Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
16.4.4 Piezoelectric Effects in Nanostructures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462
17 Magnetic Semiconductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
17.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
17.2 Magnetic Semiconductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
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