Vad är en Quantum Well?

May 2

En kvant väl används för att begränsa elektroner vid specifika energinivåer. Kvantbrunnar består av en extremt tunn halvledare med ett litet bandgap, som vilar mellan material med en större bandgap. De är extremt liten, vanligtvis mellan 1 och 20 nanometer. De är oftast används i laserdioder och infraröd avbildning.

Denna väl använder egenskaper elektron beteende och bandgap att arbeta. Bandgap är områden i en elektron omlopps mellan grundtillståndet, där elektroner vilar normalt, och ledningsbandet, högre energi orbitaler elektroner flyttar till när de är glada. Klyftorna är barriärer mellan grundtillståndet band och ledningsbanden, som hindrar elektronerna från att nå ledningsbandet utan att få mer energi än de har i sina grundtillstånd. Ju större bandgap, är det nödvändigt att mer energi för elektronerna att hoppa detta gap och nå ledningsbandet.

När elektronen når ledningsbandet, släpper den sin överskottsenergi och faller tillbaka i sitt grundtillstånd. Genom att placera en mikroskopiskt tunn halvledar mellan material med bandgap för bred för elektroner att hoppa lätt, kan forskarna tvinga elektronerna att stanna kvar i den tvådimensionella område på den tunna halvledar. Svällning elektroner på detta sätt möjliggör specifik energi manipulation.

Eftersom elektronerna bara kan röra sig i två riktningar, kan de bara producera den typ av energi Vetenskapsmannen eller tillverkarens önskemål. Denna energi är också fokuserat på en extremt smal ström. På grund av detta fokus, kvantbrunnar skapa exakta lasrar för optiska enheter. Ett välkänt exempel på en kvantbrunn är i de lästa lasrar i Compact Disc (CD) spelare.

Kvantbrunnar heter "brunnar", inte bara på grund av deras beteende fånga elektroner som en väl skulle fälla vatten, men också på grund av sitt utseende när plottas. När kvantbrunnar är avbildad på energi kontra positionsdiagram, de ser ut som djupa dalar, eller brunnar, ofta i en rektangulär form. En kvant väl är en typ av potentiell väl, vilket innebär att det finns en potential för ett minimum, fast mängd energi som ska produceras.

Grown, snarare än skapat, en kvantbrunn är oftast gjorda av material som galliumarsenid omgiven av aluminium arsenid. Brunnar odlas, oftast, genom en process som kallas molekylär strålepitaxi, som använder en effusionscell att skjuta molekyler av substansen vid en bassubstans. Denna metod skapar en enda atomlager av brunnen material med varje detonation av cellen.