Kuantum Kuyusu Nedir?
Elektronları belirli enerji seviyelerinde sınırlandırmak için kuantum kuyusu kullanılır. Kuantum kuyuları, daha büyük bir bant aralığına sahip malzeme arasında kalan, küçük bir bant aralığına sahip, son derece ince bir yarı iletkenden oluşur. Genellikle 1 ila 20 nanometre arasında çok küçüktürler. En sık lazer diyotlarda ve kızılötesi görüntülemede kullanılırlar.
Bu, çalışmak için elektron davranışı ve bant boşluklarının özelliklerini kullanır. Bant boşlukları, elektronların normal şekilde durduğu toprak durumu arasındaki elektronun yörüngesinde kalan alanlardır ve iletken bant, yüksek enerjili orbital elektronlar uyarıldıklarında hareket eder. Boşluklar, toprak durum bantları ve iletken bantlar arasındaki engellerdir; bu, elektronların, toprak halindekilerden daha fazla enerji kazanmadan, iletim bandına ulaşmasını önler. Bant boşluğu arttıkça, elektronların bu boşluğu atlaması ve iletim bandına ulaşması için daha fazla enerji gerekir.
Elektron, iletim bandına ulaştığında, fazla enerjisini serbest bırakır ve temel durumuna geri döner. Elektronların kolayca atlayabilmesi için çok geniş bant boşlukları olan malzeme arasına mikroskopik olarak ince bir yarı iletken yerleştirerek, bilim adamları elektronları ince yarı iletkenin iki boyutlu alanında kalmaya zorlayabilir. Elektronları bu şekilde yakalamak, belirli enerji manipülasyonlarına izin verir.
Elektronlar yalnızca iki yönde hareket edebildiğinden, yalnızca bilim insanının veya üreticinin istediği enerji türünü üretebilirler. Bu enerji aynı zamanda son derece dar bir akışa odaklanmıştır. Bu odak nedeniyle, kuantum kuyular optik cihazlar için doğru lazerler oluşturur. İyi bilinen bir kuantum kuyusu örneği, kompakt disk (CD) oynatıcılardaki okuma lazerlerindedir.
Kuantum kuyuları, sadece bir kuyu gibi elektron hapsetme davranışlarından dolayı değil, aynı zamanda sıkıldıklarında görünüşlerinden dolayı "kuyu" olarak adlandırılır. Kuantum kuyular enerji ve pozisyon grafikleri üzerinde gösterildiği zaman, derin vadilere veya kuyulara, genellikle dikdörtgen şeklinde görünürler. Bir kuantum kuyusu, potansiyel bir kuyucuk türüdür, yani üretilecek asgari, sabit miktarda enerji potansiyeli vardır.
Yaratılmak yerine, yetiştirilen, kuantum kuyusu genellikle alüminyum arsenitle çevrili galyum arsenit gibi malzemeden yapılır. Kuyucuklar, çoğunlukla, bir baz maddede maddenin moleküllerini çekmek için bir efüzyon hücresi kullanan moleküler ışın epitaksi adı verilen bir işlemle büyütülür. Bu yöntem, hücrenin her ateşlenmesiyle birlikte oyuk malzemesinin tek bir atomik tabakasını yaratır.