Qu'est-ce qu'un bien quantum?

Un puits quantique est utilisé pour limiter les électrons à des niveaux d'énergie spécifiques. Les puits quantiques sont constitués d'un semi-conducteur extrêmement mince avec une petite bande interdite, reposant entre un matériau avec une bande interdite plus grande. Ils sont extrêmement petits, généralement entre 1 et 20 nanomètres. Ils sont le plus souvent utilisés dans les diodes laser et l'imagerie infrarouge.

Ce puits utilise les propriétés du comportement des électrons et des lacunes de bande pour fonctionner. Les lacunes de la bande sont des zones dans l'orbital d'un électron entre l'état fondamental, où les électrons reposent normalement, et la bande de conduction, les électrons orbitales d'énergie plus élevés se déplacent lorsqu'ils sont excités. Les lacunes sont des barrières entre les bandes de l'état fondamental et les bandes de conduction, qui empêchent les électrons d'atteindre la bande de conduction sans gagner plus d'énergie que dans leurs états terrestres. Plus la bande interdite est grande, plus l'énergie est nécessaire pour que les électrons sautent cet écart et atteignent la bande de conduction.

Une fois que l'électron atteint la bande de conduction, il libère son excèsénergie et retombe dans son état fondamental. En plaçant un semi-conducteur microscopiquement mince entre le matériau avec des lacunes de bande trop large pour que les électrons puissent sauter facilement, les scientifiques peuvent forcer les électrons à rester dans la zone bidimensionnelle du semi-conducteur mince. Le piégeage des électrons de cette manière permet une manipulation d'énergie spécifique.

Étant donné que les électrons ne peuvent se déplacer que dans deux directions, ils ne peuvent produire que le type d'énergie souhaité par le scientifique ou le fabricant. Cette énergie est également axée dans un flux extrêmement étroit. En raison de cette orientation, les puits quantiques créent des lasers précis pour les dispositifs optiques. Un exemple bien connu d'un puits quantique se trouve dans les lasers lus dans les joueurs de disque compact (CD).

Les puits quantiques

sont nommés "puits" non seulement en raison de leur comportement de piégeage d'électrons comme un puits pour piégeraient l'eau, mais aussi à cause de leur apparence lorsqu'ils sont graphiques. Lorsque les puits quantiques sont illustRouge sur l'énergie par rapport aux graphiques de position, ils ressemblent à des vallées profondes ou à des puits, souvent en forme rectangulaire. Un puits quantique est un type de puits de potentiel, ce qui signifie qu'il existe un potentiel pour une quantité minimale d'énergie à produire.

cultivé, plutôt que créé, un puits quantique est généralement fait de matériaux comme de l'arséniure de gallium entouré de l'arséniure d'aluminium. Les puits sont cultivés, le plus souvent, par un processus appelé épitaxie du faisceau moléculaire, qui utilise une cellule d'épanchement pour tirer des molécules de la substance à une substance de base. Cette méthode crée une seule couche atomique du matériau de puits à chaque tir de la cellule.