0
głosów
- +

Kropki kwantowe czyli podstawowe elementy elektroniczne komputerów przyszłości

Autor:

Aktualizacja: 07.07.2011


Kategoria: Edukacja Wiedza Nauka / Fizyka i Astronomia


Artykuł
  • 0 głosów dodatnich
  • 0 głosów ujemnych
  • 2454 razy czytane
  • 3 przedrukowany
  • 0 Polemik/Poparć <span class="normal">Odpowiadanie na artykuł</span>
  • Licencja: CC <span class="normal">Zezwala się na kopiowanie, dystrybucję, wyświetlanie i użytkowanie dzieła i wszelkich jego pochodnych pod warunkiem umieszczenia informacji o tw&oacute;rcy.</span>
Dostęp bezpłatny <span class="normal">Dostęp do treści jest bezpłatny.<br/> Inne pola eksploatacji mogą być zastrzeżone sprawdź <b>licencję</b>, żeby dowiedzieć się więcej</span>
 

W ostatnich latach jesteśmy świadkami wysiłków, których celem jest opanowanie technologii wytwarzania materiałów i struktur o rozmiarach nanometrowych. Najlepsze laboratoria uniwersyteckie i przemysłowe na świecie angażują znaczne środki w badania kwantowych zjawisk decydujących o własnościach fizycznych nanostruktur.


Nanometr to kwintesencja małości – jedna miliardowa metra, dziesięć atomów wodoru ułożonych jeden za drugim, jedna tysięczna długości bakterii, jedna milionowa łebka od szpilki. Obecnie nanotechnologia to – po badaniach biomedycznych – najbardziej dynamicznie rozwijająca się dyscyplina nauki i techniki.


Nanostrukturami półprzewodnikowymi nazwiemy układy półprzewodnikowe, w których to przestrzeń dostępna dla nośników ładunku jest ograniczona w jednym, dwóch lub trzech wymiarach do obszaru o rozmiarach rzędu kilku-kilkudziesięciu nanometrów. W takich oto strukturach półprzewodnikowych o rozmiarach nanometrowych zachodzi kwantyzacja ruchu nośników ładunku. Zjawisko to, nazywane kwantowym efektem rozmiarowym, pozwala na obserwację nowych zjawisk fizycznych w nanostrukturach i stwarza coraz to nowsze możliwości aplikacyjne. Ograniczenie przestrzeni dostępnej dla nośników ładunku, może zachodzić w wyniku przyłożonego z zewnątrz pola elektrycznego lub przestrzennej modulacji składu chemicznego nanostruktury. Na złączu dwóch półprzewodników o różnym względnym położeniu minimum pasma przewodnictwa i maksimum pasma walencyjnego powstaje bariera potencjału dla elektronów. Już pierwsze nanostruktury półprzewodnikowe, tak zwane dwuwymiarowe studnie kwantowe, zostały otrzymane w latach siedemdziesiątych przy użyciu techniki epitaksji molekularnej.

 

Dwuwymiarowa studnia kwantowa jest warstwą półprzewodnika o nanometrowej grubości otoczoną materiałem o szerszej przerwie energetycznej (materiałem bariery). Ruch nośników ładunku w takiej nanostrukturze ograniczony jest do obszaru studni kwantowej i jest skwantowany w kierunku wzrostu. Efektywny potencjał, który powoduje uwięzienie nośników ładunku w ograniczonym obszarze przestrzeni nazywany jest potencjałem uwięzienia. Pierwszym zastosowaniem dwuwymiarowych studni kwantowych była rezonansowa dioda tunelowa. Ograniczenie ruchu nośników ładunku do dwóch wymiarów umożliwiło obserwację kwantowego efektu Halla. Półprzewodnikowe studnie kwantowe znalazły zastosowanie w produkcji między innymi: diod świecących, laserów i ultraszybkich tranzystorów balistycznych. Uwięzienie kwantowe nośników ładunku powoduje znaczny wzrost wydajności luminescencji i zwiększa jej stabilność termiczną.

Ponadto ograniczenie przestrzeni optycznie aktywnej pozwala na znaczne zmniejszenie mocy progowej, jaką należy dostarczyć do układu w celu wywołania akcji laserowej. Kwantowy efekt rozmiarowy pozwala stroić długość emitowanej fali poprzez dobór odpowiedniej geometrii nanostruktur. Wspomniane własności, korzystne dla celów aplikacyjnych, ulegają wzmocnieniu wraz ze zmniejszeniem wymiarowości układu. Doprowadziło to do powstania drutów i kropek kwantowych.

 


Podobał Ci się artykuł?
0
głosów
- +

Brak polemik/poparć



Podobne artykuły:


KOMENTARZE


Używając tej strony zgadzasz się na wykorzystywanie plików Cookie.
Dowiedz się więcej.

Używamy plików cookies, aby ułatwić Ci korzystanie z naszego serwisu oraz do celów statystycznych. Jeśli nie blokujesz tych plików, to zgadzasz się na ich użycie oraz zapisanie w pamięci urządzenia. Pamiętaj, że możesz samodzielnie zarządzać cookies, zmieniając ustawienia przeglądarki. Z dniem 25.05.2018 wprowadziliśmy też w życie rozporządzenia dotyczące ochrony danych osobowych. Więcej informacji w naszej Polityce Prywatności i Regulaminie.

Zamknij