Энциклопедический словарь нанотехнологий

КВАНТОВАЯ ЯМА

Термин
квантовая яма
Термин на английском
quantum well
Синонимы
Аббревиатуры
Связанные термины
гетероструктура полупроводниковая, квантовая проволока, квантовая точка, эпитаксия молекулярно-лучевая, метод
Определение

тонкий плоский слой полупроводникового материала (обычно толщиной 1-10 нм) внутри которого потенциальная энергия электрона ниже чем за его пределами, таким образом, движение электрона ограничено двумя измерениями. Движение в направлении перпендикулярном плоскости квантовой ямы квантуется, и его энергия может принимать лишь некоторые дискретные значения.

Описание

Простейшая квантовая структура, в которой движение электрона ограничено в одном направлении, – это тонкая пленка или просто достаточно тонкий слой полупроводника. Именно на тонких пленках полуметалла висмута и полупроводника InSb впервые наблюдались эффекты размерного квантования. Сейчас квантовые структуры изготавливают иначе. Для этого используются так называемые гетероструктуры, которые получаются при создании контактов полупроводников с различной шириной запрещенной зоны. Тонкий слой полупроводника с узкой запрещенной зоной помещается между двумя слоями материала с более широкой запрещенной зоной. В результате электрон оказывается запертым в одном направлении, в то же время в двух других направлениях движение электрона будет свободным.

Для изготовления подобных структур разработано несколько совершенных технологических процессов, однако наилучшие результаты в приготовлении квантовых гетероструктур достигнуты с помощью метода молекулярно-лучевой эпитаксии.Гетероструктуры можно выращивать из различных материалов, однако наиболее удачной парой для выращивания квантовых ям являются арсенид галлия GaAs и твердый раствор AlxGa1-xAs (x = 0.15 - 0.35).

В настоящее время квантовые ямы успешно используются для создания лазеров.

В 2000 году академик Ж.И. Алферов получил Нобелевскую премию за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной оптоэлектроники.

Авторы
  • Зайцев Дмитрий Дмитриевич, к.х.н.
  • Саранин Александр Александрович, д.ф.-м.н.
Ссылки
  1. Демиховский В.Я. Квантовые ямы, нити, точки. Что это такое? // Соросовский образовательный журнал - № 5, 1997 - С. 80-86.
Иллюстрации

Рис. 2. Структура квантовой ямы.

Рис. 1. Схематическое изображение квантовой ямы.

Квантовая яма может быть рассмотрена как одномерная потенциальная яма для квантовой частицы, в которой движение частицы ограничено двумя измерениями. Характерной особенностью движения квантовой частицы в квантовой яме является то, что набор возможных (разрешенных) значений её энергии дискретен. Это проявляется в случае, если размер ямыaдостаточно мал и соизмерим с длиной волны де-Бройля квантовой частицы.
По оси ординат отложена энергия квантовой частицы, по оси абсцисс - ее координата; ширина квантовой ямы -a; E1...En - набор дискретных значений энергии квантовой частицы.

Теги
Разделы
Полупроводниковые наногетероструктуры (квантовые точки и квантовые проволоки на основе двумерного электронного газа)
Твердотельные гибридные и гетероструктуры на основе полупроводников, металлов и магнетиков
Нанокристаллы и наночастицы (в том числе квантовые точки)
(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)

  1. квантовая яма—quantum well...Русско-английский политехнический словарь
  2. квантовая яма—фтт quantum well...Русско-английский словарь по физике
  3. квантовая яма—quantum well...Русско-английский словарь по электронике
  4. квантовая яма—квантты шыр...Русско-казахский терминологический словарь «Горное дело и металлургия»
  5. квантовая яма—Quantenmulde Quantenwanne...Русско-немецкий политехнический словарь