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1963년부터 현재까지: Quantum Wells가 반도체 기술을 어떻게 변화시켰습니까?
양자우물 기술은 1963년 처음 제안된 이후 수십 년간의 개발과 연구를 거쳐 현대 반도체 기술의 중요한 기반이 되었습니다. 양자 우물은 불연속적인 에너지 값만 갖는 전위 우물입니다. 이 구조는 입자의 움직임을 제한하여 입자가 3차원에서 자유롭게 움직이는 대신 2차원에서 움직일 수 있도록 합니다. 이 기술의 발전은 과학계의 연구를 촉진할 뿐만 아니라 반도체 기술에 혁명을 일으켜 우리 일상생활에 영향을 미치고 있습니다.
1963년에 Herbert Kroemer, Zhores Alferov 및 R.F. Kazarinov가 독립적으로 양자 우물의 개념을 제안했습니다.
양자우물의 역사적 배경
양자우물 기술의 실현은 1970년 과학자 에사키와 쓰가 반도체 양자우물 개발에 성공하고 최초로 합성초격자를 설계하면서 시작됐다. 그들은 서로 다른 에너지 밴드의 반도체 얇은 층을 교대로 배치하여 형성된 이종 구조가 흥미롭고 실용적인 특성을 나타내야 한다고 제안했습니다. 결정성장 기술의 발전과 함께 양자우물소자의 개발도 가속화되어 반도체 장비의 순도와 결함수 제어가 가능해졌습니다.
양자 우물 기술은 계속해서 과학계의 관심을 끌고 있으며 Zhores Alferov와 Herbert Kroemer가 노벨상을 수상한 것으로 유명합니다. 양자 우물 구조를 사용하여 그들이 만든 반도체 장치는 발광 다이오드(LED)와 다양한 트랜지스터, 현재 휴대폰, 컴퓨터 및 기타 다양한 기술에 내장된 기술을 포함한 많은 현대 부품의 생산 및 효율성을 향상시키는 길을 열었습니다. 장치.
양자우물 제조기술
양자 우물은 알루미늄 비소와 같이 더 큰 에너지 밴드를 갖는 물질의 두 층 사이에 갈륨 비소와 같은 특정 반도체 물질을 끼워서 형성됩니다. 이러한 구조는 단일 층까지 제어할 수 있는 분자선 에피택시(MBE) 또는 화학 기상 증착(CVD) 기술을 사용하여 성장할 수 있습니다. 금속 박막은 또한 양자 우물 상태, 특히 얇은 금속 오버레이를 지원할 수 있으며, 이는 양자 우물 장치의 설계 및 생산을 위한 새로운 아이디어를 제공합니다.
양자 우물 물질 시스템을 성장시키는 데는 격자 매칭, 변형률 균형, 변형률 시스템이라는 세 가지 주요 방법이 있습니다.
양자우물에 대한 설명 및 개요
간단한 양자 우물 시스템은 더 작은 에너지 갭(예: GaAs)을 갖는 반도체 층을 사이에 두고 큰 에너지 갭(예: AlGaAs)을 갖는 두 개의 반도체 층을 활용할 수 있습니다. 에너지 밴드의 이러한 변화는 전위 우물을 형성하고 이 우물에 일부 저에너지 캐리어를 가두어 둡니다. 이를 통해 전자와 정공이 우물에서 좁은 개별 에너지 상태를 가질 수 있으며, 이는 에너지 기반 반도체 장치를 추가로 설계하는 데 중요합니다.
양자우물 안의 운반체는 상자 속의 입자와 같은 상태로 존재한다고 설명할 수 있습니다.
양자우물의 물리적 성질
고체물리학의 한 분야인 양자우물과 양자우물소자는 계속해서 연구되고 탐구되고 있습니다. 그 이론은 양자 물리학, 통계 물리학, 전기 역학 등 여러 분야의 결과를 기반으로 합니다. 무한 전위 우물 모델에서는 전위 우물의 벽이 무한하다고 가정하지만 실제 양자 우물의 에너지는 일반적으로 수백 밀리전자볼트에 불과합니다. 이는 양자우물 물질의 폭을 정밀하게 제어할 수 있음을 보여주는데, 이는 밴드갭 공학에 매우 중요하다.
양자 우물의 개발은 과학기술의 진보일 뿐만 아니라 현대 반도체 응용을 촉진하는 열쇠이기도 합니다. 이 기술이 계속해서 혁신을 거듭하는 가운데, 미래의 양자우물 기술이 우리의 생활 방식과 기술 발전을 어떻게 형성할 것인지 묻지 않을 수 없습니다.
