Este posibil să se creeze un sistem de electroni unidimensional, adesea denumite fire cuantice, în care mișcarea electronilor brusc restricționată în două direcții de trei și numai de-a lungul axei filetului (direcția de-a lungul axei x) rămâne liber.
Cele mai multe metode de fabricare a firelor cuantice bazate pe faptul că într-un sistem cu gaz de electroni bidimensional (de obicei bazată pe Heterostructuri) produc „tăiere“ benzi înguste folosind tehnici litografice (ris.16.9, a). Pentru fire cuantice de sute de angstromi lățime nu este nevoie de tehnica super-rezoluție, pentru că pe pereții laterali este benzi corodate ca pe suprafața liberă a semiconductorului, sunt formate stările de suprafață, creând strat de epuizare. Acest strat determină reducerea în continuare a canalului conduce, rezultă efecte cuantice pot fi observate în benzi cu o lățime mai mare - de ordinul fracțiunilor de microni.
Într-o altă metodă, suprafața structurii semiconductor acoperit cu un electrod metalic, creând un contact Schottky cu semiconductoare, și având o fantă îngustă (Fig. 16.9, B). Dacă heteroboundary este suficient de aproape de suprafață în stratul de epuizare, electronii bidimensionale la limita va fi absent pretutindeni, cu excepția pentru o regiune îngustă sub diferența. Acest tip de structură unidimensională are un avantaj suplimentar: prin schimbarea tensiunii de poarta poate controla lățimea efectivă a firului cuantic și concentrația purtător în acesta.
Fig. 16.9. Heterostructuri cu semiconductoare cu fire cuantice obținute folosind nanolithography datorită corodare benzilor înguste ale structurii (e) sau fantelor în Schottky poarta (b): 1 - un semiconductor cu un decalaj de bandă largă (de exemplu, AlGaAs), 2 - un semiconductor cu o bandă îngustă suprafață (de exemplu, GaAs), 3 - un obturator metalic. Formată în apropierea canalului heterojoncțiunea de electroni îngust reprezentat de linia punctată. Hașurată regiune depleția de electroni
quantum wells
quantum wells create prin plasarea unui strat subțire de un semiconductor cu o zonă interzisă îngustă între cele două straturi de material cu un bandgap mai larg (ris.16.10). Ca rezultat, un electron este prins în aceeași direcție, ceea ce conduce la o mișcare transversală a energiei cuantificată. În același timp, în alte zone ale mișcării de electroni va fi liber, astfel încât putem spune că gazul de electroni în puț cuantic devine bidimensional.
Pentru creșterea sondelor cuantice sunt considerate a fi cele mai de succes pereche GaAs- semiconductor arseniură de galiu și solidul rastvorAlx GA1-x Ca, în care o porțiune de atomi de galiu este înlocuit cu atomi de aluminiu. Valori - o fracțiune din atomii de galiu înlocuiți cu atomi de aluminiu, aceasta variază, de obicei, 0.15-0.35. Bandgap în arseniura de galiu este de 1,5 eV, în timp ce în solid rastvoreAlx GA1-x Asona crește cu rostomh. Astfel, pentru x = 1, adică soedineniiAlAsshirina bandgap este de 2,2 eV.
Pentru a creste cuantumul bine, este necesar ca în timpul creșterii pentru a schimba compoziția chimică a atomilor care zboară la stratul de creștere. În primul rând, este necesar să se dezvolte un strat semiconductor, cu un decalaj de bandă largă, și anume Alx GA1-x Ca, apoi un strat de bandgap îngust materialaGaAsi în cele din urmă din nou sloyAlx GA1-x As.
Ris.16.10. Cuanta bine format în stratul semiconductor cu un decalaj de bandă îngustă între două semiconductori având o bandgap larg
Schema energetică, astfel cuantic pregătit bine prezentat în Fig. 16.10. Această groapă are o adâncime finită (câteva zecimi de electron volt). Acesta conține doar două niveluri distincte, și funcția de undă la limita gropii nu dispare. Prin urmare, electronul poate fi găsit în afara gropii, într-o zonă în care energia totală este mai mică decât potențialul. Acest lucru poate fi explicat în termenii fizicii cuantice.