O que é um poço quântico?
Um poço quântico é usado para confinar elétrons a níveis específicos de energia. Os poços quânticos consistem em um semicondutor extremamente fino com uma pequena folga de banda, repousando entre o material com uma maior folga de banda. Eles são extremamente pequenos, geralmente entre 1 e 20 nanômetros. Eles são mais frequentemente usados em diodos laser e imagens infravermelhas.
Este poço usa as propriedades do comportamento dos elétrons e os intervalos de banda para funcionar. Lacunas de banda são áreas no orbital de um elétron entre o estado fundamental, onde os elétrons repousam normalmente e, na banda de condução, os elétrons dos orbitais de energia mais alta se movem quando estão excitados. As lacunas são barreiras entre as bandas do estado fundamental e as bandas de condução, que impedem que os elétrons alcancem a banda de condução sem ganhar mais energia do que em seus estados fundamentais. Quanto maior a folga da banda, mais energia é necessária para que os elétrons pulem essa folga e alcancem a banda de condução.
Quando o elétron atinge a banda de condução, libera seu excesso de energia e volta ao estado fundamental. Ao colocar um semicondutor microscopicamente fino entre o material com intervalos de banda muito grandes para que os elétrons pulem facilmente, os cientistas podem forçar os elétrons a permanecerem na área bidimensional do semicondutor fino. A captura de elétrons dessa maneira permite manipulação de energia específica.
Como os elétrons só podem se mover em duas direções, eles só podem produzir o tipo de energia que o cientista ou fabricante deseja. Essa energia também é focada em um fluxo extremamente estreito. Devido a esse foco, os poços quânticos criam lasers precisos para dispositivos ópticos. Um exemplo bem conhecido de um poço quântico está nos lasers de leitura em leitores de CD (CD).
Os poços quânticos são chamados de "poços", não apenas por seu comportamento de aprisionar elétrons como um poço aprisionaria a água, mas também por sua aparência quando representados graficamente. Quando os poços quânticos são mostrados nos gráficos de energia versus posição, eles se parecem com vales profundos, ou poços, geralmente em uma forma retangular. Um poço quântico é um tipo de poço potencial, o que significa que existe um potencial para que seja produzida uma quantidade mínima e fixa de energia.
Crescido, em vez de criado, um poço quântico é geralmente feito de material como arseneto de gálio cercado por arseneto de alumínio. Os poços são cultivados, na maioria das vezes, por um processo chamado epitaxia por feixe molecular, que usa uma célula de efusão para disparar moléculas da substância em uma substância base. Este método cria uma única camada atômica do material do poço a cada disparo da célula.