Language
Country/Area
No result found
Please try again with a different
query
"Never
Stop
Questioning"
Секрет квантовой ямы: почему электроны заперты в этом таинственном пространстве?
<р>
Квантовая яма — это особый вид потенциальной ямы, которая имеет только дискретные значения энергии. В этой модели частицы ограничены двумерной плоской областью, что приводит к эффектам квантового ограничения. Когда толщина квантовой ямы близка к длине волны де Бройля носителей заряда (обычно электронов и дырок), электроны смогут иметь только дискретные значения энергии, образуя так называемые «энергетические подзоны». Впервые эта концепция была предложена независимо Гербертом Кремером, Жоресом Алферовым и Р.Ф. Казариновым в 1963 году. Со временем квантовые ямы нашли широкое применение в физике полупроводников.
Начиная с 1970 года, изучение неглубоких ям и слоистых структур привлекло внимание многих ученых и стимулировало бурное развитие полупроводниковых оптоэлектронных приборов.
История квантовой ямы
<р> Разработка полупроводниковых квантовых ям началась в 1970 году, когда Эсаки и Цу, изобретатели неглубоких ям и слоистых структур, предположили, что гетероструктуры, образованные полупроводниками с различной шириной запрещенной зоны, могут иметь интересный и практический характер. С развитием науки и техники, особенно с развитием технологии выращивания кристаллов, требования к высокой чистоте и малому количеству дефектов этих структур привели к появлению множества устройств с квантовыми ямами.Изготовление квантовых ям
<р> Квантовые ямы обычно формируются путем размещения одного материала, например, арсенида галлия, между двумя слоями материала с более широкой запрещенной зоной, например, фосфида алюминия. В настоящее время в основном используются методы молекулярно-лучевой эпитаксии и химического осаждения из газовой фазы, при этом толщина слоя может достигать одного слоя. В этих материальных системах образуется квантовая яма, свойства которой тесно связаны с материалами по обе стороны. В зависимости от различных методов роста структуру квантовой ямы можно разделить на систему согласования решеток, систему баланса деформаций и систему деформаций.Эти технологические достижения нельзя недооценивать, поскольку они делают возможным создание более сложных полупроводниковых приборов.
Как работают квантовые ямы
<р> Внутри квантовой ямы частицы существуют в дискретных энергетических собственных состояниях. Если взять в качестве примера структуру арсенида галлия-арсенида алюминия, то уровень энергии электронов в этой структуре ниже, чем у окружающих материалов. Такая структура приводит к тому, что электроны связаны и не могут свободно перемещаться. Состояние частиц в яме похоже на состояние «частиц в ящике», что ограничивает их движение и позволяет им работать только на определенных уровнях энергии.Физический фон
<р> Квантовые ямы и устройства на их основе — это раздел физики твердого тела, который все еще является предметом интенсивных исследований. Теория этих систем основана на важных результатах из нескольких областей, включая квантовую физику, статистическую физику и электродинамику. Простейшей моделью является модель бесконечной ямы, в которой граница потенциальной ямы предполагается бесконечной. Хотя эта модель является теоретическим упрощением, она дает некоторое представление о физике квантовых ям.Модели бесконечной и конечной скважин
<р> Хотя модель бесконечной ямы полезна для понимания энергетических состояний, число энергетических состояний, которые она фактически предсказывает, обычно больше, чем фактическая ситуация. Это происходит потому, что фактическая граница потенциальной ямы не бесконечна, а конечна. Модель конечной ямы обеспечивает более реалистичное описание, предполагая, что граница потенциальной ямы конечна, что позволит волновой функции проникать в область барьера, тем самым более точно предсказывая поведение энергии в квантовой яме.Применение квантовой ямы
<р> Благодаря глубокому изучению квантовых ям и их свойств эти знания нашли широкое применение в современной электронике, включая разработку электронных компонентов, таких как светодиоды и транзисторы, а также их применение в оптоэлектронной технике и коммуникационном оборудовании. Развитие квантовых ям тесно связано с предшествующими и последующими этапами, что позволяет научному сообществу постепенно осознавать потенциал этой области и продолжать изучать дальнейшие инновации.<р> Развитие технологии квантовых ям говорит нам, что правила работы микроскопического мира не только загадочны, но и полны бесконечных возможностей. Сколько неразгаданных тайн будет ждать нас в будущем, чтобы исследовать их?Многие эксперты полагают, что будущие квантовые технологии и материаловедение откроют нам более неожиданные возможности применения.
Trending Knowledge
nan
В исследованиях социальных наук внутренняя достоверность и внешняя достоверность являются двумя важными критериями для оценки качества исследований.Разница между этими двумя лежит в их фокусе и приме
Магия квантового ограничения: почему электроны могут существовать только при определенных энергиях?
В области физики квантовая механика открыла бесчисленное множество загадочных явлений, одной из увлекательных концепций является «квантовая яма». Квантовые ямы — это явление в квантовой механике, кото
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 — э