Τι είναι ένα κβαντικό πηγάδι;

Ένα κβαντικό πηγάδι χρησιμοποιείται για να περιοριστεί τα ηλεκτρόνια σε συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας.Τα κβαντικά πηγάδια αποτελούνται από ένα εξαιρετικά λεπτό ημιαγωγό με ένα κενό μικρής ζώνης, που ξεκουράζεται μεταξύ υλικού με μεγαλύτερο κενό ζώνης.Είναι εξαιρετικά μικρά, συνήθως μεταξύ 1 και 20 νανόμετρων.Χρησιμοποιούνται συχνότερα σε διόδους λέιζερ και υπέρυθρη απεικόνιση.

Αυτό το πηγάδι χρησιμοποιεί τις ιδιότητες της συμπεριφοράς ηλεκτρονίων και των κενών ζώνης για να λειτουργήσει.Τα κενά της ζώνης είναι περιοχές σε ένα τροχιακό ηλεκτρόνιο μεταξύ της κατάστασης εδάφους, όπου τα ηλεκτρόνια ξεκουράζονται κανονικά και η ζώνη αγωγιμότητας, τα ηλεκτρόνια υψηλότερης ενέργειας μετακινούνται όταν είναι ενθουσιασμένοι.Τα κενά αποτελούν εμπόδια μεταξύ των ζωνών εδάφους και των ζωνών αγωγιμότητας, οι οποίες εμποδίζουν τα ηλεκτρόνια να φτάσουν στη ζώνη αγωγιμότητας χωρίς να κερδίζουν περισσότερη ενέργεια από ό, τι έχουν στις καταστάσεις εδάφους τους.Όσο μεγαλύτερο είναι το χάσμα της ζώνης, τόσο περισσότερη ενέργεια είναι απαραίτητη για τα ηλεκτρόνια να πηδούν αυτό το κενό και να φτάσουν στη ζώνη αγωγιμότητας

Μόλις το ηλεκτρόνιο φτάσει στη ζώνη αγωγιμότητας, απελευθερώνει την υπερβολική ενέργεια και πέφτει πίσω στην κατάσταση του εδάφους της.Τοποθετώντας ένα μικροσκοπικά λεπτό ημιαγωγό μεταξύ υλικού με κενά ζώνης πολύ φαρδύ για να μεταβούν εύκολα τα ηλεκτρόνια, οι επιστήμονες μπορούν να αναγκάσουν τα ηλεκτρόνια να παραμείνουν στη δισδιάστατη περιοχή του λεπτού ημιαγωγού.Τα ηλεκτρόνια παγίδευσης με αυτόν τον τρόπο επιτρέπουν συγκεκριμένη ενεργειακή χειραγώγηση.

Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια μπορούν να μετακινηθούν μόνο σε δύο κατευθύνσεις, μπορούν να παράγουν μόνο τον τύπο ενέργειας που επιθυμεί ο επιστήμονας ή ο κατασκευαστής.Αυτή η ενέργεια επικεντρώνεται επίσης σε ένα εξαιρετικά στενό ρεύμα.Λόγω αυτής της εστίασης, τα κβαντικά πηγάδια δημιουργούν ακριβή λέιζερ για οπτικές συσκευές.Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα ενός κβαντικού φρεατίου είναι στα λέιζερ ανάγνωσης σε παίκτες συμπαγούς δίσκου (CD).

Τα κβαντικά πηγάδια ονομάζονται Wells όχι μόνο λόγω της συμπεριφοράς τους να παγιδεύουν ηλεκτρόνια όπως ένα πηγάδι θα παγιδεύουν νερό, αλλά και λόγω τουΕμφάνιση όταν γράφεται.Όταν τα κβαντικά πηγάδια απεικονίζονται σε γραφήματα ενέργειας έναντι θέσης, μοιάζουν με βαθιές κοιλάδες ή πηγάδια, συχνά σε ορθογώνιο σχήμα.Ένα κβαντικό φρεάτιο είναι ένας τύπος δυναμικού φρεατίου, που σημαίνει ότι υπάρχει δυνατότητα για μια ελάχιστη, σταθερή ποσότητα ενέργειας που πρέπει να παραχθεί.

GROWN, αντί να δημιουργηθεί, ένα κβαντικό φρεάτιο είναι συνήθως κατασκευασμένο από υλικό όπως το αρσενίδιο του γαλλίου που περιβάλλεται από αρσενικό αλουμινίου.Τα πηγάδια καλλιεργούνται, πιο συχνά, με μια διαδικασία που ονομάζεται επιταξία μοριακής δέσμης, η οποία χρησιμοποιεί ένα κύτταρο έκχυσης για να πυροβολήσει μόρια της ουσίας σε μια βασική ουσία.Αυτή η μέθοδος δημιουργεί ένα ενιαίο ατομικό στρώμα του υλικού με κάθε πυροδότηση του κυττάρου.