quantum wells. Acest termen se referă la sistemele în care există o mișcare cuantică efect mărimea purtătorilor de sarcină într-o singură direcție (structura cuantică în care mișcarea electronilor este limitată într-o singură direcție).
Quantum bine - este un obiect mezoscopica. caracterizate printr-un potențial bine de purtători de sarcină mobili - electroni și găuri, care limitează mobilitatea particulelor de la trei la două dimensiuni, determinând astfel să se deplaseze în stratul plan. Efecte de mărime cuantice se manifestă atunci când lungimea gropii devine comparabilă cu lungimea de unda de Broglie de particule (în mod tipic electroni sau gauri), și să dea naștere la miniband energie.
Energia din partea de jos a fiecărui miniband poate fi estimată prin expresia:
Figura 3. Locașul cuantic (film cuantic): relația de dispersie și densitatea stărilor
Fenomene fizice de bază în godeurile cuantice: spectrul de electroni dimensiune cuantizare efect cuantic Hall (întregi și fracționare), cu o pregătire specială de mobilitate foarte mare de electroni. Metodele de bază de producere a sondelor cuantice pe Heterostructuri: epitaxia gaz organometalici și epitaxie cu fascicul molecular (epitaxie - o metodă de cristale care cresc pe suprafața substratului).
Structuri cu bariere tunel transparent (sistem de gropi cuantice și superlattice). Principalele fenomene fizice în astfel de sisteme: tunneling de rezonanță; formarea spectrului miniband în superlattices # 8209; Sistemele periodice care conțin mai multe sonde cuantice separate prin bariere de tunelare transparent; fenomenele electrice și optice neliniare în superlattices. Tehnicile de cultivare ale acestor structuri sunt aceleași ca și pentru godeurile cuantice.
Luați în considerare ideea de bază a dimensiunii cuantizare pe exemplul de electroni, sunt într-un film de metal sau semiconductor foarte subțire și grosime. Faptul că, în condiții normale, purtătorii sunt concentrate în film și nu iese din ea în mediu, înseamnă că materialul de film (metal sau semiconductor) este un bine potențial pentru electroni adâncime egală cu ieșire W, și lățimea unui. Conform legilor mecanicii cuantice, energia electronilor într-un astfel de bine este cuantificată. și anume Se poate lua numai anumite valori discrete En. unde n este un număr întreg 1,2,3, .... Aceste valori discrete se numește nivelurile de mărime de cuantificare. Valorile tipice ale funcției de lucru în cele mai multe solide au o dimensiune W = 4-5 eV, care este mai multe ordine mai mare decât purtătorii tipic de energie termică kT egal la temperatura camerei 0,026 eV. Prin urmare, de potențial poate fi considerată infinit adâncă (Figura 1 a). În cazul în care filmul ocupă regiunea 0 unde masa m- efectivă a electronului. O altă condiție care să permită și asume groapă infinit de adâncă, En este micimea valorilor. în comparație cu W. adâncimea reală Această condiție este pentru nivelurile inferioare pot fi scrise. atunci când grosimea filmului de ordinul mai multor distanțe interatomice. Toate structurile reale, această condiție este îndeplinită. Pentru o particulă liberă cu masa efectivă, mișcarea care, în direcția de cristal este restricționată bariere impenetrabile (adică, cu o energie infinită barieră potențială), valorile permise ale vectorilor de undă ale undelor Bloch au forma: iar energia de stat la sol, în comparație cu starea fără limitare crește cantitatea Această creștere a energiei este numită energia cuantizarea a dimensiunii particulelor. Energia cuantică-dimensiunea este o consecință a principiului incertitudinii în mecanica cuantică. Creșterea corespunzătoare a energiei cinetice este dat de expresia (2). Prin urmare, efectul este adesea menționată ca efect cuantic dimensiunea. În plus față de creșterea energiei minimă a particulelor a mărimii efectului cuantic, de asemenea, conduce la cuantificarea stărilor energetice ale excitat sale. Deci, pentru un potențial infinit-dimensionale „pătrat bine“ excitat energiile de stat sunt exprimate ca în cazul în care.