квантовая яма (англ. quantum well) — 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 в одном измерении. 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 полупро водника 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.

Иллюстрации

Схематическое изображение квантовой ямы. По оси ординат отложена энергия квантовой частицы, по оси абсцисс — ее координата; ширина квантовой ямы — a; E1,..., En — набор дискретных значений энергии кванто-
вой частицы.

Авторы

  • Саранин Александр Александрович
  • Зайцев Дмитрий Дмитриевич

Источник

  1. Демиховский В. Я. Квантовые ямы, нити, точки. Что это такое? // Соросовский образовательный журнал. 1997. №5. С. 80–86.

Напишите нам