Language
Country/Area
No result found
Từ năm 1963 đến nay: Giếng lượng tử đã thay đổi công nghệ bán dẫn như thế nào?
Công nghệ giếng lượng tử đã trải qua nhiều thập kỷ phát triển và nghiên cứu kể từ khi được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1963 và đã trở thành nền tảng quan trọng cho công nghệ bán dẫn hiện đại. Giếng lượng tử là giếng thế chỉ có các giá trị năng lượng rời rạc, có thể hạn chế chuyển động của các hạt, cho phép chúng chuyển động theo hai chiều thay vì chuyển động tự do theo ba chiều. Sự tiến bộ của công nghệ này không chỉ thúc đẩy nghiên cứu trong cộng đồng khoa học mà còn cách mạng hóa công nghệ bán dẫn, ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Năm 1963, Herbert Kroemer, Zhores Alferov và R.F.
Bối cảnh lịch sử của giếng lượng tử
Việc hiện thực hóa công nghệ giếng lượng tử bắt đầu vào năm 1970, khi các nhà khoa học Esaki và Tsu phát triển thành công giếng lượng tử bán dẫn và lần đầu tiên thiết kế một siêu mạng tổng hợp. Họ đề xuất rằng các cấu trúc dị thể được hình thành bằng cách xen kẽ các lớp bán dẫn mỏng có các dải năng lượng khác nhau sẽ thể hiện những đặc tính thú vị và thực tế. Với sự tiến bộ của công nghệ tăng trưởng tinh thể, sự phát triển của các thiết bị giếng lượng tử cũng tăng nhanh. Những tiến bộ công nghệ này đã cho phép kiểm soát tốt hơn độ tinh khiết và số lượng khuyết tật trong thiết bị bán dẫn.
Công nghệ giếng lượng tử tiếp tục thu hút sự chú ý của cộng đồng khoa học và nổi tiếng với những đóng góp về giải Nobel cho Zhores Alferov và Herbert Kroemer. Các thiết bị bán dẫn mà họ tạo ra bằng cách sử dụng cấu trúc giếng lượng tử đã mở đường cho những tiến bộ trong sản xuất và hiệu quả của nhiều linh kiện hiện đại, bao gồm điốt phát sáng (LED) và các bóng bán dẫn khác nhau, những công nghệ hiện được nhúng trong điện thoại di động, máy tính và nhiều thiết bị khác của chúng ta. các thiết bị trong thiết bị tính toán.
Công nghệ chế tạo giếng lượng tử
Giếng lượng tử được hình thành bằng cách kẹp một vật liệu bán dẫn nhất định, chẳng hạn như gallium arsenide, giữa hai lớp vật liệu có dải năng lượng lớn hơn, chẳng hạn như nhôm arsenide. Những cấu trúc như vậy có thể được phát triển bằng cách sử dụng kỹ thuật epit Wax chùm phân tử (MBE) hoặc kỹ thuật lắng đọng hơi hóa học (CVD) có thể được kiểm soát xuống một lớp duy nhất. Màng kim loại mỏng cũng có thể hỗ trợ các trạng thái giếng lượng tử, đặc biệt là lớp phủ kim loại mỏng, mang lại những ý tưởng mới cho việc thiết kế và sản xuất các thiết bị giếng lượng tử.
Có ba phương pháp chính để phát triển hệ thống vật liệu giếng lượng tử: kết hợp mạng tinh thể, cân bằng biến dạng và hệ thống biến dạng.
Mô tả và tổng quan về giếng lượng tử
Một hệ thống giếng lượng tử đơn giản có thể sử dụng hai lớp chất bán dẫn có khe năng lượng lớn (chẳng hạn như AlGaAs) kẹp một lớp chất bán dẫn có khe năng lượng nhỏ hơn (chẳng hạn như GaAs). Sự thay đổi trong dải năng lượng này tạo thành một giếng thế và bẫy một số chất mang năng lượng thấp trong giếng này. Điều này cho phép các electron và lỗ trống có trạng thái năng lượng riêng biệt hẹp trong giếng, điều này rất quan trọng để tiếp tục thiết kế các thiết bị bán dẫn dựa trên năng lượng.
Các chất mang trong giếng lượng tử có thể được mô tả ở trạng thái giống như các hạt trong hộp.
Tính chất vật lý của giếng lượng tử
Giếng lượng tử và thiết bị giếng lượng tử, với tư cách là một nhánh của vật lý chất rắn, tiếp tục được nghiên cứu và khám phá. Lý thuyết của nó dựa trên kết quả trong nhiều lĩnh vực như vật lý lượng tử, vật lý thống kê và điện động lực học. Theo mô hình giếng thế vô hạn, các thành của giếng thế được coi là vô hạn, nhưng giếng lượng tử thực tế thường có năng lượng chỉ vài trăm milielectronvolt. Điều này cho thấy độ rộng của vật liệu giếng lượng tử có thể được kiểm soát chính xác, điều này rất quan trọng đối với kỹ thuật khoảng cách dải.
Sự phát triển của giếng lượng tử không chỉ là một tiến bộ về khoa học công nghệ mà còn là chìa khóa thúc đẩy các ứng dụng bán dẫn hiện đại. Khi công nghệ này tiếp tục đổi mới, chúng ta không thể không đặt câu hỏi, công nghệ giếng lượng tử trong tương lai sẽ định hình lối sống và tiến bộ công nghệ của chúng ta như thế nào?
