Hva er en kvantebrønn?
En kvantebrønn brukes til å begrense elektroner på spesifikke energinivåer. Kvantebrønner består av en ekstremt tynn halvleder med et lite båndgap som hviler mellom materiale med et større båndgap. De er ekstremt små, vanligvis mellom 1 og 20 nanometer. De brukes ofte i laserdioder og infrarød avbildning.
Denne bruker egenskapene til elektronatferd og bandgap for å fungere. Båndhull er områder i et elektrons bane mellom bakketilstanden, der elektroner hviler normalt, og ledningsbåndet, elektroner med høyere energi orbitaler beveger seg til når de er begeistret. Hullene er barrierer mellom bakkestatusbånd og ledningsbånd, som forhindrer elektronene i å nå ledningsbåndet uten å få mer energi enn de har i grunntilstandene. Jo større båndgap, jo mer energi er nødvendig for at elektronene hopper dette gapet og når ledningsbåndet.
Når elektronet når ledningsbåndet, frigjør det overflødig energi og faller tilbake i grunntilstanden. Ved å plassere en mikroskopisk tynn halvleder mellom materiale med båndhull for brede for at elektronene skal hoppe lett, kan forskere tvinge elektronene til å forbli i det todimensjonale området til den tynne halvlederen. Fangsel av elektroner på denne måten muliggjør spesifikk energimanipulering.
Siden elektronene bare kan bevege seg i to retninger, kan de bare produsere den energitypen forskeren eller produsenten ønsker. Denne energien er også fokusert i en ekstremt smal strøm. På grunn av dette fokuset skaper kvantebrønner nøyaktige lasere for optiske enheter. Et kjent eksempel på en kvantebrønn er i leselaserne i CD-spillere.
Kvantebrønner blir kalt "brønner" ikke bare på grunn av deres oppførsel til å fange elektroner som en brønn ville felle vann, men også på grunn av deres utseende når de er tegnet. Når kvantebrønner er avbildet på energi kontra posisjonsgrafer, ser de ut som dype daler, eller brønner, ofte i en rektangulær form. En kvantebrønn er en type potensiell brønn, som betyr at det er potensiale for en minimum, fast mengde energi som skal produseres.
Dyrkede, snarere enn opprettet, er en kvantebrønn vanligvis laget av materiale som galliumarsenid omgitt av aluminiumsensenid. Brønner dyrkes, oftest, av en prosess som kalles molekylstråleepitaksi, som bruker en effusjonscelle for å skyte molekyler av stoffet på et basestoff. Denne metoden skaper et enkelt atomlag av brønnmaterialet med hver avfyring av cellen.