Cos'è un pozzo quantico?
Un pozzo quantico 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 nell'orbitale di un elettrone 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 il suo eccessoenergia 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 in compact disc (CD).
I pozzi quantistici sono chiamati "pozzi" non solo per il loro comportamento di intrappolare elettroni come un pozzo intrapporrebbe l'acqua, ma anche per il loro aspetto quando graficamente. Quando i pozzi quantistici sono fotoRed su energia rispetto a grafici di posizione, sembrano valli profonde o pozzi, spesso a forma rettangolare. Un pozzo quantistico è un tipo di pozzo potenziale, il che significa che esiste un potenziale per la produzione di una quantità minima e fissa di energia.
coltivato, piuttosto che creato, un pozzo quantico è generalmente realizzato in materiale come l'arsenuro di gallio circondato da arsenide di 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 ad ogni sparo della cella.