Quantum Well, kvantum barrier
Quantum kutak. Ez a kifejezés olyan rendszerekre utal, amelyben van egy kvantum méretű hatása mozgását töltéshordozók az egyik irányban (a kvantum szerkezet, amelyben az elektron mozgást korlátozódik egy irányban).
Quantum is - ez egy mezoszkópikus objektumot. azzal jellemezve, hogy a potenciális jól mobil töltéshordozók - elektronok és lyukak, ami korlátozza a mobilitás a részecskék háromról kettőre méretei, és ezáltal őket mozgatni a síkban rétegben. Quantum mérete hatások megmutatkoznak, ha a hossza a gödör válik összevethető de Broglie hullámhossza részecskék (jellemzően elektronok vagy lyukak), ad és energiát miniband.
Az energia az alsó minden egyes miniband lehet becsülni a következő kifejezéssel:
3. ábra A kvantumforrás (quantum film): a diszperziós és a állapotsűrűség
Alapvető fizikai jelenségek a kvantum kutak: mérete kvantálás elektron spektrumban, kvantum Hall-hatás (egész és tört), egy speciális készítmény nagyon magas elektronok mozgékonyságát. Az alapvető előállítási módszereinek kvantum kutak heterostructures: fémorganikus gáz epitaxia és molekuláris epitaxia (epitaxia - egy eljárás, növekvő kristályok a szubsztrátum felületén).
Szerkezeteket alagút-átlátszó akadályok (rendszer kvantum kutak és szuperrács). A fő fizikai jelenségek az ilyen rendszerekben: rezonáns alagút; kialakulását a miniband spektrum szuperrácsok # 8209; periodikus tartalmazó rendszerek sok kvantum kutak elválasztott tunneling akadályok átlátszó; nemlineáris elektromos és optikai jelenségek szuperrácsok. termesztési technikák Ezek a szerkezetek ugyanazok, mint a kvantum kutak.
Tekintsük a alapgondolata a méret kvantálást a elektron például, egy nagyon vékony fém vagy félvezető film és a vastagsága. Az a tény, hogy normális körülmények között a hordozóanyagok koncentrálódnak a film, és nem jön ki belőle a környezetbe, azt jelenti, hogy a film anyaga (fém vagy félvezető mellett) egy potenciális jól elektronok mélysége megegyezik W kimenetén, és a szélessége a. Szerint a kvantummechanika törvényeinek, az energia az elektronok egy ilyen jól kvantált. azaz Meg lehet venni csak bizonyos diszkrét értékek En. ahol n jelentése egész szám, 1,2,3, .... Ezek a diszkrét értékek nevezzük méret kvantálási szinteket. A tipikus értékek a kilépési munkát a legtöbb szilárd anyag a mérete W = 4-5 eV, amely több nagyságrenddel nagyobb, mint a tipikus hőenergia kT hordozók egyenlő szobahőmérsékleten 0,026 eV. Ezért a potenciális jól lehet tekinteni végtelenül mély (1. ábra a). Ha a film foglalja el a régió 0 m-, ahol a hatékony elektron tömege. További feltétel, amely lehetővé teszi vállalnak végtelenül mély gödörbe, En a kicsinysége értékeket. összehasonlítva a tényleges mélység W. Ez a feltétel az alacsonyabb szintű lehet írni. amikor rétegvastagság nagyságrendileg több atomi távolságokkal. Minden valódi szerkezetek, ez a feltétel teljesül. A szabad részecske a effektív tömeg, amelynek mozgása az a kristály irányba korlátozott áthatolhatatlan akadályok (azaz, egy végtelen potenciálgát energia), a megengedett értékek a hullám vektorok Bloch hullámok formájában: és alapállapotú energiájának képest az állami korlátozás nélkül növeli a Ez a növekedés az energia az úgynevezett energia a szemcseméret kvantálás. Az energia, a kvantum-méret következtében a határozatlansági elv a kvantummechanika. A megfelelő növekedése a kinetikai energiát pedig által adott expressziós (2). Ezért a hatás gyakran nevezik a méretkvantálási hatást. Amellett, hogy egyre nagyobb a minimális energia a részecskék kvantum mérethatás is vezet a kvantálási energia állapotok annak izgatott. Tehát egy végtelen dimenziós potenciális „tér is” gerjesztett állapotú energia kifejezve hol.