בארות קוונטיות הפכו אבן הפינה של הטכנולוגיה המודרנית של Semiconductor, המאפשרות לקפיצות ביצועים דרמטיים במערך רחב של מכשירים אלקטרוניים ואופטפטו-אלקטרוניים.על ידי ניצול של הגבלת קוונטים בשכבות אולטרה-תאיות, מהנדסים מקבלים שליטה חסרת תקדים על נושאות מטען, המוביל לייזרים יעילים יותר, טרנזירים מהירים יותר, וגלאינטים רגישים מאוד.

מה זה Quantum Wells?

באר הקוונטי נוצר על ידי כריכת שכבה דקה מאוד של חומר מוליכים למחצה עם להקה צר יותר בין שתי שכבות של מוליכים למחצה עם להקה רחבה יותר.מבנה זה יוצר פוטנציאל כי מגביל אלקטרונים וחורים לאזור בדרך כלל רק כמה ננומטרים עבה - לעתים קרובות פחות מאשר גל ברוגלי של המוביל.

המפתח להבנת בארות קוונטיות נמצא בהתנהגות של חברות בעלות פוטנציאל חד-ממדי היטב. Solving משוואה Schrödinger עבור מלבן מעמיק סופי מנבא סולם של מדינות אנרגיה מותרות לאלקטרונים ולחורים.מספר וספא של מדינות אלה תלויים ישירות ברוחב טוב ובעומק של ה-Slagapset בין שני החומרים הקוונטיים, אשר יכולים לייצר אנרגיה רבה יותר, בין היתר, על ידי מטהר, או על ידי מטהר, על ידי קליטת משקל, על ידי קליטה, על ידי קליטת משקל, או על ידי חומר נפץ, או על ידי חומר דקר, אשר יכול לייצר צמיחה רב יותר, על ידי מטהר של חומר נפץ גבוה יותר, על ידי חומר נפץ, על ידי מטהר, על ידי חומר נפץ, על ידי מטהר, או מנקה, על ידי חומר נפץ חזק, על ידי חומר נפץ, על ידי חומר נפץ, על ידי מטהר של חומר נפץ גבוה יותר, על ידי מטהר, על ידי חומר נפץ חזק, על ידי חומר נפץ, אשר יכול להיות בעל עוצמה, על ידי חומר נפץ גבוה יותר, על ידי מטהר, על ידי חומר נפץ, על ידי חומר נפץ גבוה יותר, אשר יכול להיות מסוגל לייצר אנרגיה, על ידי חומר נפץ גבוה יותר, על

בארות קוונטיות מודרניות מוטבעות בדרך כלל באמצעות beam epitaxy (MBE) או טפטוף כימי מתכתי (MOCVD), טכניקות המאפשרות שליטה ברמה מונושכבת על עובי.מערכות חומר נפוצות כוללות שכבות גליום arsenide (Gasium arenide) / אלומיניום גלן (AlGaAs) עבור יישומים ליד- in afide (inated , in adium) ו-inolesulfias) עבור מבנים (nide (nium) עבור גבי גלאז'retragium) עבור straginolestragium (inoles) עבור ; in aginolestraginoleent ginoleents) עבור יישומים (inoleent gide (Gas) עבור ;

כיצד Quantum Wells Enhance Performance

בארות קוונטיות משפרות את המכשירים המוליכים למחצה באמצעות מספר מנגנונים פיזיים הקשורים ביניהם.שילוב של הגבלת הקוונטים, צפיפות שונה של מדינות, והגדלת ערכות החפיפה של ספקים מניבים יתרונות אשר בולטים במיוחד בלייזרים, טרנזירים וגלאים.

הגדלת היעילות באמצעות הכחדות של הנדסה של מדינות

במוליכים למחצה, צפיפות של מדינות אלקטרוניות היא פרופורציה לשורש האנרגיה הריבועי.זה אומר כי מוזרק ספקים התפשטו על מגוון רחב של אנרגיות, צמצום היעילות של recombination רדיואקטיבי כמו רבים ספקים מתגוררים במדינות רחוק מן קצה הלהקה.בטוב קוונטי, צפיפות של מדינות הופכת לצילום פנימי, עם ערך קבוע בכל תת-קרקעית.

המונחים: Semiconductor Lasers

הצפיפות דמוית השלבים של מדינות ב- קוונטית גם מפחיתה את צפיפות הסף הנוכחית הנדרשת כדי להשיג הסתלקות באוכלוסייה במכשירים לייזר רב-עוצמה, ספקים חייבים למלא צפיפות רחבה, פרבולית של מדינות לפני שרווח יכול לעלות על אובדן.בייזר טוב קוונטי, האזור הפעיל יכול להיות דק מאוד (לעתים קרובות אחד של 5-10 nm) ועדיין לספק רווח מספיק זה יכול להיות נמוך יותר לייזר הנוכחי.

מהירות מוגברת ותדירות גבוהה יותר

בארות קוונטיות משפרות את הביצועים הגבוהים של טרנזיסטורים באמצעות שני מנגנונים עיקריים: זמני תעבורת נושא מופחתים והובלת ערוצים משופרים.בטרנסיסטורים בעלי יכולת גבוהה (HEMT), מעין זה נוצר בממשק בין שכבת מחסום רחב יותר של פסאגפ (כגון AlGaVer-Modern) וערוץ של 10,000 מאגה (As או InGaas) אשר נוצר ב-Gatetar-costationr-R.

תכונות אופטיות

(ה) תכונות אופטיות של קונטינציה (Qeltual) - קליטת מזהמים, אורך הגלים והעוצמה של oscillator (Ostation) הן ישירות דרך פרמטרים גיאומטריים וחומריים (FLT:0hph סיבים) של נפח הגל (OpLT) ו-(8phs) ניתן לשפר את טווח הגלים השונים על ידי 17 LT) ו-(FLT:4.

המונחים: Quantum Wells

התכונות הייחודיות של בארות קוונטיות אפשרו מגוון רחב של יישומים מסחריים ומדעיים.הסעיפים הבאים מפורטים את הטכנולוגיות המשפיעות ביותר שמבוססות על מבנים טובים קוונטיים.

לייזרים Semiconductor לתקשורת אופטית

לייזרים בטמפרטורה קוונטית הם מקור האור הדומיננטי בתקשורת המודרנית סיבים אופטיים. Edge-emitting לייזרים עם InGaAsP / InP מספר רב של קוונטים מספקים את הכוח הגבוה ואת קואלורדית הנדרשת עבור מספר אקסקסינג דחוס באורך גל (DWDWDM) מהירויות קבועות של לייזרים מגבילים (VCSEL), אשר משתמשים ב- קוונטים היטב באזור התחתון של תיבות של אבטחה קצרים, שנחשבומטר, כולל מהירויות של לייזרים בטווח הקצר, אשר נחשבות, בטווח הקצר, בטווח הקצר, בטווח הארוך ביותר, כולל, בטווח הארוך, בטווח הארוך ביותר של 100.

Transistors High-Electron-Mobility Transistors (HEMTs)

[ה]מנצלים את 2DEG שנוצר בממשק הקוונטי כדי להשיג את השילוב הגבוה ביותר של מהירות ורעש נמוך בין טכנולוגיות טרנסטור. AlGaAs/GaAs HEage פותחו לראשונה בשנות השמונים, ובאופן מהיר מצאו יישומים בתקשורת לווייניתנים ו-Fercate (G-Digt) ב-G-G-Gt-Ricerc-Ricerc-R) באמצעות ערוצי ה-GTRate (Gate) אשר נוצרו כעת, אשר הפכו ל-Rates-Rate) ל-Rate (מתקני הדמיה גבוהה של ה-RDC) ל-RDC) ל-Rate) ל-Rate (FLT2Flastt) ל-R.

צילום: Infrared Imaging

פוטודג'טים אינפרא אדום קוונטיים (QWIPs) מספקים זיהוי רגיש על מגוון רחב של אורכי גל אינפרא אדום, מ 3 מיקרומטר עד מעל 20 מיקרומטר. בניגוד למוליכים מרובים, QWIPs לנצל ספיגת בין-סובב - תמונות אלקטרונים מצב חד-משמעי של גלאי אחד מונחה במצב טוב יותר או לתוך הרצף.

לייזרים קוונטיים (QCLs)

לייזרים קוונטיים מייצגים יישום ייחודי של מבנים רב-קונטימוול שבו פליטת אור מושגת באמצעות מעברי גליגל בין-סובבים בתוך הלהקה ההתנהלות ולא שילוב של Recombination. A QCL אזור פעיל מורכב עשרות או מאות של שכבות חוזרות ונשנות של קואום / קליבר (נקראות "אקדמי"), כל אחד מהם תוכנן כך שאלקטרון ק"ג במורד גרם מדרגות של אנרגיה, פולטים של מיקרוסקופים בטווח הארוך (Q) ל-C) ל-Fretexreictextextextextextextexa-bn-bn-C.

LEDs ותצוגה

LEDs רזואלי ו אולטרה סגול מסתמכים על בארות קוונטיות באזור הפעיל כדי להגביל את נושאות ולשפר את השיקום הרדינר. במערכת InGaN / GaN, מספר רב של בארות קוונטיות משמשים כדי להשיג פליטה כחולה ירוקה כי תחת פיקוח LED בהיר (על ידי תצוגות צהובות מרגשות) ותצוגה צבעוניות מלאה.

פרספקטיבה עתידית

האבולוציה המתמשכת של טכנולוגיית הקוונטים טובה מונעת על ידי החיפוש אחר ביצועים גבוהים יותר, עלות נמוכה יותר, ותפקודים חדשים.כמה כיוונים מתעוררים מבטיחים להרחיב את ההגעה של בארות קוונטיות לתוך שטח לא מוגדר.

חומרים חדשים: 2D Semiconductors and Beyond

חומרים דו-ממדיים כגון dichalcogenides מתכת מונו-תיכוני (TMDs, למשל, MoS2, WS2, WSe2) באופן טבעי יוצרים בארות קוונטיות בכיוון האנכי.הטבע האטומי שלהם מספק מגבלות קיצוניות ללא צורך במחסומים משולבים-LVfast, פתיחת אפשרויות עבור heterostructures המורכב של ערימה deralsesreples ו-ample אלה תכונות מורכבות של החדר.

Topological ו- Strain-Engineered Quantum Wells

Insulators טופולוגי (למשל, HgTe קוונטית בארות או B2Se3 סרטים דקים) להציג מדינות קצה מוגן כי יכול לאפשר תחבורה ללא הפרעה פעולות מחשוב קוונטיות חזקות. הנדסת של בארות קוונטיות קונבנציונליות - למשל, באמצעות שימוש מצעים מאוד לא תואמים כמו GaAs על סי - יכול לשנות התאמות ולהציג אפקטים פיזיים חדשים.

מידע קוונטי ו Photonics

בארות קוונטיות נחקרות כמקורות פוטונים בודדים ופולנים entangled-Photon. על ידי הנדסה בקפידה את הממדים הטובים והפיכה שני בארות דרך מחסום (double קוונטים בארות), ניתן לייצר זוגות של photons מקוטבים עם סיליקון מסובכים באמצעות ארקדיונים דו-סינטון-סיטון-קוניים מציעים כיום נאמנות גבוהה יותר עבור סיליקון משותף (בנוסף, כמו כן, לוחות סיליקון) של סיליקון-קומית (D-קומית) מבוססים יותר, בנוסף, כולל סיליקון) סיליקון) סיליקון (D-קומיתים) סיליקון) סיליקון (Kirdumcentumcentstin-קומיתים) הם מספקים סיליקון) סיליקון) סיליקון (Dern-קומיתים) סיליקון) סיליקון) סיליקון (Dern-קומיתים (Dern-קומיתים) סיליקון) סיליקון) סיליקון) סיליקון-קומיתים (כולל לוחות סיליקון-קומיתים יותר, כולל סיליקון) סיליקון-קומיתים (כולל סיליקון) סיליקון) סיליקון) סיליקון) סיליקון-קומיתים יותר, כולל סיליקון-

Terahertz ו- Plasmonic מכשירים

הפער teraattertz (0.1-10 THz) נשאר גבול שבו מכשירים קוונטיים יכולים לעשות השפעה משמעותית. Terahertz קוונטי לייזרים קscade (THz QCLs) מבוסס על GaAs / AlGaAs הגיעו כוחות פלט מעל 1 W במצב פולס, למרות שהם עדיין דורשים קירור פעיל זעקה מתמקדת ניתוח חדר-tempture באמצעות מערכות חדשות כגון gAsGasams / gicsams גם מעצבת אור, כמו גם מעצבת אור אולטרה-Commons או ממות, כמו גם יכול להיות מתוחים.

מסקנה

בארות קוונטיות כבר מהפכה אלקטרוניקה למחצה ופוטניקה, מתן פלטפורמה מוכחת להשגת ביצועים בלתי אפשריים עם חומרים גדולים.היכולת שלהם להתרכז ספקים בשני ממדים, להתאים רמות אנרגיה עם דיוק ננומטר, ונושאות נפרדות ממקורות מפוזרים אפשרו לתופעות לייזר שמניעות את האינטרנט, טרנזיסטורים כי להגביר אותות בקצה הספקטרום, גלאיים שרואים את החומרים הבלתי נראים כמו מדע הקוונטים של מדענים מתקדמים, כדי לפתח חומרים חדשים של טכנולוגיות קוונטיות של פחמן-פר, כדי למנוע את דיוק, כדי למנוע את רמות המחקר של חומרים מדויקים, וטכנולוגיות קוונטיות של ימינו, וטכנולוגיות קוונטיות של ימינו, כדי לטשטשות, ימשיכו להיות מהירויות של טכנולוגיות קוונטיות של טכנולוגיות קוונטיות של טכנולוגיות קוונטיות של חומרים חדשים של טכנולוגיות קוונטיות, כדי למנוע את רמות נמוכות של טכנולוגיות קוונטיות, כדי למנוע את רמות נמוכות של טכנולוגיות קוונטיות של טכנולוגיות קוונטיות של ימינו של טכנולוגיות קוונטיות, כדי למנוע את רמות נמוכות של טכנולוגיות קוונטיות של טכנולוגיות קוונטיות, כדי למנוע מהירויות של נתונים מדויקים, כדי למנוע מהירויות של טכנולוגיות קוונטיות של טכנולוגיות קוונטיות של ימינו של טכנולוגיות קוונטיות של טכנולוגיות קוונטיות של ימינו של טכנולוגיות קוונטיות של טכנולוגיות קוונטיות של ימינו של פחמן-עשר שנים נוספות, כדי למנוע מהירויות של פחמן-מ