ميكانيكيي الكوانتوم يلعبون دوراً حاسماً في فهم الممتلكات الإلكترونية لشبه الموصلات، إنه يوفر الأساس لتحليل كيفية تصرف الإلكترونيات داخل الإطار الكريستالي، التأثير على السلوكيات الكهربائية للمواد وعلى الممتلكات البصرية.

أساسيات هيكل اللصوص

ويصف هيكل النطاقات في أحد الموصلات شبه الموصلات مستويات الطاقة المسموح بها للكهرباء داخل المواد، ويفسر ميكانيكيو الكينتوم هذه مستويات الطاقة كحلول لمعادلة شرويندر، بالنظر إلى الإمكانات الدورية للبطاقة الكريستالية.

فهم الفجوة بين الفرق وفرق الوصلات هو أمر أساسي لتحديد سلوك نصف الموصل الكهربائي

النماذج الميكانيكية الكمية

وتستخدم عدة نماذج لتحليل هياكل قطاعية شبه الموصلات، بما في ذلك النموذج الإلكتروني الحر تقريبا والنموذج الملزم بشدة، وتشتمل هذه النماذج على مبادئ كمية للتنبؤ بكيفية تحركات الإلكترونيات والتفاعل داخل المواد.

وتستخدم الأساليب الحاسوبية المتقدمة، مثل النظرية الوظيفية للكثافة، ميكانيكيات كمية لتوفير معلومات تفصيلية عن الهيكل الإلكتروني لشبه الموصلات.

طلبات تصميم المواد الكيميائية

ويسمح تطبيق ميكانيكيات الكمي للمهندسين بتخيط خصائص شبه الموصلات لتطبيقات محددة، وبفهم هياكل النطاقات، يمكنهم تعديل المواد لتحسين الأداء في أجهزة مثل المترجمين، والخلايا الشمسية، والأجهزة المبلّغة.

  • مواد تصميم مع الثغرات في النطاقات المستصوبة
  • التنقل الأمثل لحاملات الشحن
  • تطوير مركبات جديدة لشبه الموصلات
  • تعزيز كفاءة الأجهزة