Language
Country/Area
No result found
Dari 1963 hingga Sekarang: Bagaimana Quantum Wells Mengubah Teknologi Semikonduktor?
Teknologi sumur kuantum telah melalui pengembangan dan penelitian selama beberapa dekade sejak pertama kali diusulkan pada tahun 1963, dan telah menjadi fondasi penting bagi teknologi semikonduktor modern. Sumur kuantum adalah sumur potensial dengan nilai energi diskrit saja. Struktur ini dapat membatasi pergerakan partikel, sehingga memungkinkan partikel tersebut bergerak dalam dua dimensi alih-alih bergerak bebas dalam tiga dimensi. Kemajuan teknologi ini tidak hanya mendorong penelitian dalam komunitas ilmiah, tetapi juga merevolusi teknologi semikonduktor, sehingga memengaruhi kehidupan kita sehari-hari.
Pada tahun 1963, Herbert Kroemer, Zhores Alferov, dan R.F. Kazarinov secara independen mengusulkan konsep sumur kuantum.
Latar belakang historis sumur kuantum
Realisasi teknologi sumur kuantum dimulai pada tahun 1970, ketika ilmuwan Esaki dan Tsu berhasil mengembangkan sumur kuantum semikonduktor dan merancang superlattice sintetis untuk pertama kalinya. Mereka mengusulkan bahwa heterostruktur yang dibentuk oleh lapisan tipis semikonduktor yang berganti-ganti dari pita energi yang berbeda harus menunjukkan sifat yang menarik dan praktis. Dengan kemajuan teknologi pertumbuhan kristal, pengembangan perangkat sumur kuantum juga telah dipercepat. Kemajuan teknologi ini telah memungkinkan kontrol yang lebih baik terhadap kemurnian dan jumlah cacat pada peralatan semikonduktor.
Teknologi sumur kuantum terus menarik perhatian komunitas ilmiah dan terkenal karena kontribusinya terhadap Hadiah Nobel untuk Zhores Alferov dan Herbert Kroemer. Perangkat semikonduktor yang mereka buat menggunakan struktur sumur kuantum membuka jalan bagi kemajuan dalam produksi dan efisiensi banyak komponen modern, termasuk dioda pemancar cahaya (LED) dan berbagai transistor, teknologi yang sekarang tertanam di ponsel, komputer, dan berbagai perangkat lain dalam peralatan komputasi.
Teknologi untuk pembuatan sumur kuantum
Sumur kuantum dibentuk dengan menjepit material semikonduktor tertentu, seperti galium arsenida, di antara dua lapisan material dengan pita energi yang lebih besar, seperti aluminium arsenida. Struktur seperti itu dapat dikembangkan menggunakan teknik epitaksi berkas molekuler (MBE) atau deposisi uap kimia (CVD) yang dapat dikontrol hingga menjadi satu lapisan. Lapisan logam tipis juga dapat mendukung kondisi sumur kuantum, terutama lapisan logam tipis, yang memberikan ide-ide baru untuk desain dan produksi perangkat sumur kuantum.
Ada tiga metode utama untuk mengembangkan sistem material sumur kuantum: pencocokan kisi, penyeimbangan regangan, dan sistem regangan.
Deskripsi dan ikhtisar sumur kuantum
Sistem sumur kuantum sederhana dapat memanfaatkan dua lapisan semikonduktor dengan celah energi besar (seperti AlGaAs) yang menjepit lapisan semikonduktor dengan celah energi lebih kecil (seperti GaAs). Perubahan pita energi ini membentuk sumur potensial dan menjebak beberapa pembawa energi rendah di sumur ini. Hal ini memungkinkan elektron dan lubang memiliki status energi diskret yang sempit di sumur, yang penting untuk merancang perangkat semikonduktor berbasis energi lebih lanjut.
Pembawa dalam sumur kuantum dapat digambarkan berada dalam status seperti partikel dalam kotak.
Sifat fisik sumur kuantum
Sumur kuantum dan perangkat sumur kuantum, sebagai cabang fisika keadaan padat, terus dipelajari dan dieksplorasi. Teorinya didasarkan pada hasil di berbagai bidang seperti fisika kuantum, fisika statistik, dan elektrodinamika. Berdasarkan model sumur potensial tak terbatas, dinding sumur potensial diasumsikan tak terbatas, tetapi sumur kuantum aktual umumnya memiliki energi hanya beberapa ratus milielektronvolt. Ini menunjukkan bahwa lebar material sumur kuantum dapat dikontrol secara tepat, yang sangat penting untuk rekayasa celah pita.
Pengembangan sumur kuantum tidak hanya merupakan kemajuan dalam sains dan teknologi, tetapi juga kunci untuk mempromosikan aplikasi semikonduktor modern. Seiring dengan terus berinovasinya teknologi ini, kita tidak dapat menahan diri untuk bertanya, bagaimana teknologi sumur kuantum masa depan akan membentuk gaya hidup dan kemajuan teknologi kita?
