Cos'è un pozzo quantico?

Un pozzo quantistico viene utilizzato per limitare gli elettroni a livelli di energia specifici.I pozzi quantistici sono costituiti da un semiconduttore estremamente sottile con un piccolo gap di banda, appoggiato tra materiale con uno spazio di banda più grande.Sono estremamente piccoli, di solito tra 1 e 20 nanometri.Sono spesso usati nei diodi laser e nell'imaging a infrarossi.

Questo pozzo utilizza le proprietà del comportamento elettronico e le lacune di banda per funzionare.Le lacune di banda sono aree in un orbitale di elettroni tra lo stato fondamentale, dove gli elettroni riposano normalmente e la banda di conduzione, gli elettroni orbitali di energia più elevati si spostano quando sono eccitati.Le lacune sono barriere tra le bande di stato di terra e le bande di conduzione, che impediscono agli elettroni di raggiungere la banda di conduzione senza guadagnare più energia di quanto non abbiano nei loro stati di terra.Maggiore è il divario di banda, maggiore è l'energia per gli elettroni di saltare questo divario e raggiungere la banda di conduzione.

Una volta che l'elettrone raggiunge la banda di conduzione, rilascia la sua energia in eccesso e ricade nel suo stato fondamentale.Posizionando un semiconduttore microscopicamente sottile tra il materiale con lacune di banda troppo larghi affinché gli elettroni saltino facilmente, gli scienziati possono costringere gli elettroni a rimanere nell'area bidimensionale del sottile semiconduttore.Gli elettroni di intrappolamento in questo modo consentono una specifica manipolazione dell'energia.

Poiché gli elettroni possono muoversi solo in due direzioni, possono produrre solo il tipo di energia che lo scienziato o il produttore desidera.Questa energia è anche focalizzata in un flusso estremamente stretto.A causa di questo focus, i pozzi quantistici creano laser accurati per dispositivi ottici.Un esempio ben noto di un pozzo quantistico è nei lettori di lettura nei lettori compatti (CD).

I pozzi quantistici sono chiamati pozzi non solo per il loro comportamento di intrappolamenti di elettroni come un pozzo intrappolerebbe l'acqua, ma anche per i loroAspetto quando grafico.Quando i pozzi quantistici sono raffigurati su grafici energetici rispetto alla posizione, sembrano valli profonde o pozzi, spesso a forma rettangolare.Un pozzo quantico è un tipo di pozzo potenziale, il che significa che esiste un potenziale per una quantità minima e fissa di energia da produrre.

coltivato, piuttosto che creato, un pozzo quantico è generalmente realizzato in materiale come l'arsenuro di gallio circondato dall'arsenide in alluminio.I pozzi vengono coltivati, molto spesso, da un processo chiamato epitassia del fascio molecolare, che utilizza una cellula di effusione per sparare a molecole della sostanza in una sostanza di base.Questo metodo crea un singolo strato atomico del materiale di pozzo con ogni sparo della cella.