Квантовая яма

From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to navigation Jump to search
Quantum well.svg

Квантовая яма — это потенциальная яма, которая ограничивает подвижность частиц с трех до двух измерений, тем самым заставляя их двигаться в плоском слое. Квантово-размерные эффекты проявляют себя, когда ширина ямы становится сравнима с длиной волны де Бройля частиц (обычно электронов или дырок), и приводят к появлению энергетических подзон размерного квантования.

Энергию дна каждой из подзон размерного квантования можно приблизительно оценить с помощью выражения:

, где
  •  — номер подзоны размерного квантования,
  •  — эффективная масса соответствующей квазичастицы,
  •  — ширина квантовой ямы.
Формула справедлива только тогда, когда рассеянная энергия меньше, чем глубина ямы.

Применение[edit | edit source]

Из-за квазидвумерной природы в пределах одной подзоны размерного квантования плотность состояний не зависит от энергии, но когда значение энергии превышает энергию дна следующей подзоны, то плотность состояний резко возрастает, в отличие от корневой зависимости в случае трехмерных электронов. Кроме того, эффективная масса дырок и валентной зоне становится ближе к массе электронов в зоне проводимости. Эти особенности приводят к предпочтительности использования квантовых ям в оптических приборах. В результате квантовые ямы широко используются в лазерных диодах, включая красные лазеры для DVD и лазерных указок, инфракрасных лазерах для оптических передатчиков и синих лазерах. Также используются в транзисторах с высокой подвижностью электронов используемых в малошумящей электронике. Инфракрасные фотодетекторы также основаны на использовании квантовых ям[1]. Например, резонансный туннельный диод использует квантовую яму между двумя барьерами для создания отрицательного дифференциального сопротивления.

Добавляя донорную примесь, можно получить двумерный электронный газ, обладающий интересными свойствами при низкой температуре. Одним из таких свойств является квантовый эффект Холла, наблюдаемый в сильных магнитных полях. Добавление же акцепторной примеси приведет к получению двумерного дырочного газа.

См. также[edit | edit source]

Примечания[edit | edit source]

  1. Бузанева, 1990, с. 147-202.

Литература[edit | edit source]

  • Thomas Engel, Philip Reid. Quantum Chemistry and Spectroscopy. — Pearson Education, 2006. — С. 73—75. — ISBN 0-8053-3843-8.
  • Бузанева Е. В. Микроструктуры интегральной электроники. — М.: Радио и связь, 1990. — 304 с.