ь-який шматочок напівпровідника, обмежений по всіх трьох просторових координат, розміри якого досить маленькі для того, аби прояви квантових ефектів були суттєвими.
У більшості випадків вирішальним чинником для створення квантової точки є наявність тривимірної потенційної ями, в якій носії заряду виявляються, замкнені по всіх трьох просторових координатах. На рис. 3 показані квантові точки, створені на межі розділу арсеніду галію і арсеніду алюмінію-галію. У процесі росту в напівпровідник AlGaAs були введені додаткові домішкові атоми. Електрони з цих атомів йдуть в напівпровідник GaAs, тобто в область з меншою енергією. Але вони не можуть піти дуже далеко, так як притягуються до покинутих ними атомам домішки, що отримали позитивний заряд. Практично всі електрони зосереджуються у самої гетерограніцамі з боку GaAs і утворюють двовимірний газ. Процес формування квантових точок починається з нанесення на поверхню AlGaAs ряду масок, кожна з яких має форму круга. Після цього проводиться глибоке травлення, при якому видаляється весь шар AlGaAs і частково шар GaAs. У результаті електрони виявляються замкнутими в утворилися циліндрах. Діаметри циліндрів мають порядок 500 нм.
Рис. 3 Квантові точки, створені на межі розділу арсеніду галію і арсеніду алюмінію-галію
У квантовій точці рух обмежено в трьох напрямках і енергетичний спектр повністю дискретний, як в атомі. Тому квантові точки називають ще штучними атомами, хоча кожна така точка складається з тисяч або навіть сотень тисяч справжніх атомів. Розміри квантових точок (можна говорити також про квантових ящиках) порядку декількох нанометрів. Крім простого нанесення малюнка на поверхню напівпровідника і травлення для створення квантових точок можна використовувати природну властивість матеріалу утворювати маленькі острівці в процесі росту. Такі острівці можуть, наприклад, мимовільно утворитися на поверхні зростаючого кристалічного шару.
Крім GaAs, в якості матеріалу для квантових точок може використовуватися величезна кількість різноманітних речовин, в тому числі CdSe, ZnSe, CdTe, CdS, ZnS, InAs, InP, Si і т. д.
Варіюючи матеріал і умови техпроцессов, можна отримувати широкий спектр частинок, що розрізняються як розмірами, так і фізико-хімічними властивостями. Зовнішній вигляд квантових точок також істотно залежить від умов їх отримання.
На даний момент існують кілька способів виробництва КТ.
4. Квантові нитки
У напівпровідникових структурах, де рух електронів по одній з координат обмежена, починають проявлятися ефекти квантування вздовж цієї координати. В результаті вільний рух електронів з тривимірного стає двовимірним, що кардинально міняє більшість електронних властивостей і є причиною нових цікавих ефектів, у тому числі квантового ефекту Холла.
Цілком природно зробити ще один крок на цьому шляху і створити (або принаймні спробувати це зробити) одномірні електронні системи, часто звані квантовими нитками. Для цього необхідно мати щось дійсно нагадує тонку нитку, де рух електронів різко обмежено в двох напрямках з трьох і лише вздовж осі нитки (будемо називати її віссю х) залишається вільним. При цьому за рахунок малих поперечних розмірів нитки рух в площині yz квантуется, і його енергія може приймати лише дея...
