Language
Country/Area
No result found
С 1963 года по сегодняшний день: как квантовые ямы изменили полупроводниковую технологию?
Технология квантовых ям прошла десятилетия разработок и исследований с момента ее первого предложения в 1963 году и стала важной основой для современных полупроводниковых технологий. Квантовая яма — это потенциальная яма, имеющая только дискретные значения энергии. Эта структура может ограничивать движение частиц, позволяя им двигаться в двух измерениях вместо свободного перемещения в трех измерениях. Развитие этой технологии не только способствует исследованиям в научном сообществе, но и производит революцию в полупроводниковых технологиях, тем самым влияя на нашу повседневную жизнь.
В 1963 году Герберт Кремер, Жорес Алферов и Р.Ф. Казаринов независимо предложили концепцию квантовых ям.
Историческая справка о квантовых ямах
Реализация технологии квантовых ям началась в 1970 году, когда ученые Эсаки и Цу успешно разработали полупроводниковые квантовые ямы и впервые разработали синтетическую сверхрешетку. Они предполагают, что гетероструктуры, образованные чередующимися тонкими слоями полупроводников разных энергетических зон, должны проявлять интересные и практические свойства. С развитием технологии выращивания кристаллов ускорилась и разработка устройств с квантовыми ямами. Эти технологические достижения позволили лучше контролировать чистоту и количество дефектов в полупроводниковом оборудовании.
Технология квантовых ям продолжает привлекать внимание научного сообщества и известна своими вкладами в Нобелевскую премию Жореса Алферова и Герберта Кремера. Полупроводниковые устройства, созданные ими с использованием структур с квантовыми ямами, проложили путь к прогрессу в производстве и повышению эффективности многих современных компонентов, включая светоизлучающие диоды (светодиоды) и различные транзисторы, технологии, которые сейчас встроены в наши сотовые телефоны, компьютеры и различные другие устройства. устройства в вычислительной технике.
Технология изготовления квантовых ям
Квантовые ямы образуются путем размещения определенного полупроводникового материала, такого как арсенид галлия, между двумя слоями материала с большей энергетической зоной, такого как арсенид алюминия. Такие структуры можно выращивать с использованием методов молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE) или химического осаждения из паровой фазы (CVD), которые можно контролировать вплоть до одного слоя. Тонкие металлические пленки также могут поддерживать состояния квантовых ям, особенно тонкие металлические накладки, которые открывают новые идеи для разработки и производства устройств с квантовыми ямами.
Существует три основных метода выращивания систем материалов с квантовыми ямами: согласование решеток, балансировка деформаций и системы деформаций.
Описание и обзор квантовых ям
Простая система с квантовой ямой может использовать два слоя полупроводника с большой энергетической щелью (например, AlGaAs), между которыми находится слой полупроводника с меньшей энергетической щелью (например, GaAs). Это изменение энергетической зоны образует потенциальную яму и захватывает в нее некоторые носители низкой энергии. Это позволяет электронам и дыркам иметь узкие дискретные энергетические состояния в яме, что имеет решающее значение для дальнейшего проектирования энергетических полупроводниковых устройств.
Носители в квантовой яме можно описать как находящиеся в состоянии частиц в ящике.
Физические свойства квантовых ям
Квантовые ямы и устройства с квантовыми ямами, как раздел физики твердого тела, продолжают изучаться и исследоваться. Его теория основана на результатах в различных областях, таких как квантовая физика, статистическая физика и электродинамика. В модели бесконечной потенциальной ямы предполагается, что стенки потенциальной ямы бесконечны, но реальные квантовые ямы обычно имеют энергию всего лишь несколько сотен миллиэлектронвольт. Это показывает, что ширину материала квантовой ямы можно точно контролировать, что имеет решающее значение для проектирования запрещенной зоны.
Разработка квантовых ям — это не только прогресс в науке и технике, но и ключ к продвижению современных полупроводниковых приложений. Поскольку эта технология продолжает развиваться, мы не можем не задаться вопросом: как будущая технология квантовых ям повлияет на наш образ жизни и технологический прогресс?
