Hvad er et kvantebrønd?
En kvantebrønd bruges til at begrænse elektroner ved specifikke energiniveauer. Quantum Wells består af en ekstremt tynd halvleder med et lille båndgap, der hviler mellem materiale med et større båndgap. De er ekstremt små, normalt mellem 1 og 20 nanometre. De bruges oftest i laserdioder og infrarød billeddannelse.
Dette bruger godt egenskaberne ved elektronopførsel og båndhuller til at fungere. Båndhuller er områder i en elektrons orbital mellem jordtilstanden, hvor elektroner hviler normalt, og ledningsbåndet, højere energi orbitaler elektroner flytter til, når de er begejstrede. Hullerne er barrierer mellem jordstatsbånd og ledningsbånd, som forhindrer elektronerne i at nå ledningsbåndet uden at få mere energi, end de har i deres jordtilstande. Jo større båndgap er, jo mere energi er nødvendig for at elektronerne hopper dette hul og når ledningsbåndet.
Når elektronet når ledningsbåndet, frigiver det sit overskudEnergi og falder tilbage i sin jordtilstand. Ved at placere en mikroskopisk tynd halvleder mellem materiale med båndhuller, der er for bredt til, at elektroner let kan hoppe, kan forskere tvinge elektronerne til at forblive i det to-dimensionelle område af den tynde halvleder. Fangstning af elektroner på denne måde muliggør specifik energipanipulation.
Da elektronerne kun kan bevæge sig i to retninger, kan de kun producere den type energi, som videnskabsmanden eller producenten ønsker. Denne energi er også fokuseret i en ekstremt smal strøm. På grund af dette fokus skaber kvantebrønde nøjagtige lasere til optiske enheder. Et velkendt eksempel på en kvantebrønd er i de læst lasere i Compact Disc (CD) -spillere.
Quantum Wells kaldes "Wells" ikke kun på grund af deres opførsel af at fælde elektroner som en brønd ville fange vand, men også på grund af deres udseende, når de blev tegnet. Når kvantebrønde er billedetRød på energi kontra positionsgrafer, de ligner dybe dale eller brønde, ofte i en rektangulær form. En kvantebrønd er en type potentiel brønd, hvilket betyder, at der er et potentiale for et minimum, fast mængde energi, der skal produceres.
Dyrket snarere end oprettet er en kvantebrønd normalt lavet af materiale som galliumarsenid omgivet af aluminiumarsenid. Brønde dyrkes oftest ved en proces kaldet molekylær bjælkepitaxy, der bruger en effusion -celle til at skyde molekyler af stoffet ved et basisstof. Denne metode skaber et enkelt atomlag af brøndmaterialet med hver fyring af cellen.