Co to jest studnia kwantowe?

Do ograniczenia elektronów na poziomach energii wykorzystywane jest studnia kwantowa.Studzienki kwantowe składają się z wyjątkowo cienkiego półprzewodnika z małą szczeliną opaską, spoczywającą między materiałem o większej szczelinie pasmowej.Są wyjątkowo małe, zwykle od 1 do 20 nanometrów.Najczęściej są one stosowane w diodach laserowych i obrazowaniu w podczerwieni.

Ta studnia wykorzystuje właściwości zachowania elektronów i luk w pasmach do pracy.Gapy pasmowe są obszarami na elektrony orbity między stanem podstawowym, gdzie elektronom spoczywają normalnie, a pasmo przewodzenia, elektrony orbitali o wyższej energii przenoszą się, gdy są podekscytowane.Gapy są barierami między pasmami stanu podstawowego i pasmami przewodnictwa, które uniemożliwiają elektrony do osiągnięcia pasma przewodnictwa bez uzyskania większej energii niż w ich stanach naziemnych.Im większa szczelina pasma, tym więcej energii jest konieczne, aby elektrony przeskoczyły tę szczelinę i dotrzeć do pasma przewodzenia.

Gdy elektron dotrze do pasma przewodnictwa, uwalnia nadmiar energii i wpada w stan podstawowy.Umieszczając mikroskopowo cienki półprzewodnik między materiałem z szczelinami pasmowymi, aby elektrony mogły łatwo skakać, naukowcy mogą zmusić elektrony do pozostania w dwuwymiarowym obszarze cienkiego półprzewodnika.W ten sposób zatrzymywanie elektronów pozwala na manipulację energią specyficzną.

Ponieważ elektrony mogą poruszać się tylko w dwóch kierunkach, mogą wytworzyć tylko rodzaj energii, jaką pragnie naukowca lub producent.Energia ta koncentruje się również w wyjątkowo wąskim strumieniu.Z powodu tego skupienia studnie kwantowe tworzą dokładne lasery dla urządzeń optycznych.Dobrze znany przykład studni kwantowych znajduje się w odtwarzaniu odczytu w odtwarzaczach Compact Disc (CD).

Studnia kwantowe są nazwane studnie nie tylko ze względu na ich zachowanie elektronów pułapkowych, takich jak studnia, ale także ze względu na ichwygląd po wykresie.Gdy studzienki kwantowe są przedstawiane na wykresach energii vs. położenia, wyglądają jak głębokie doliny lub studnie, często w prostokątnym kształcie.Stunia kwantowe jest rodzajem potencjału, co oznacza, że istnieje potencjał dla minimalnej, stałej ilości energii do wytworzenia.

Uprawianie, a nie utworzenie, studnia kwantowa jest zwykle wykonana z materiału takiego jak arsenek galu otoczony arsenkiem glinu.Studzienki są uprawiane najczęściej przez proces zwany epitaxią wiązki molekularnej, która wykorzystuje komórkę wysięku do strzelania do cząsteczek substancji w substancji podstawowej.Ta metoda tworzy pojedynczą warstwę atomową materiału studzienkowego przy każdym strzelaniu komórki.