Квантовые устройства и интегральные схемы. Теория и расчёты

Хотя в классической макроскопической физике объекты рассматриваются как непрерывные, в квантовой физике свойства и поведение объектов становятся квантовыми, то есть дискретными и дискретно изменяющимися.

Благодаря малым размерам, квантовые точки обладают уникальными электронными и оптическими свойствами. Электроны в квантовых точках ограничены пространственно и могут занимать только дискретные энергетические уровни, что может влиять на их проводимость. Оптические свойства квантовых точек также зависят от их размеров, и они могут излучать или поглощать свет только в узких диапазонах энергии, позволяя использовать их в различных оптических приложениях.

Размеры квантовых точек находятся в пределах нанометрового масштаба, что позволяет им обладать квантовыми свойствами и иметь особенности, отличные от более крупных объектов. Это делает их интересными и полезными для различных приложений, включая электронику, фотонику и оптику.

2. Квантовое конфинирование: Квантовые точки обладают способностью квантового конфинирования, то есть ограничениям и контролю движения носителей заряда – электронов и дырок.

Это достигается за счет создания наноразмерных областей материала, где электроны или дырки находятся в ограниченном пространстве, что приводит к изменению их энергетического спектра и свойств.

При квантовом конфинировании электроны или дырки становятся «запертыми» внутри квантовой точки и ограничены в трех измерениях. Движение свободных носителей заряда, которое обычно происходит в материалах без ограничений, ограничивается внутри квантовой точки.

Это приводит к изменению энергии и возникающему квантовому эффекту.

Квантовое конфинирование электронов и дырок в квантовых точках приводит к дискретным энергетическим уровням, которые электроны могут занимать. Из-за измененного энергетического спектра и ограниченного пространства, носители заряда в квантовых точках обладают уникальными электронными свойствами. Такие свойства, как энергия и расстояние между энергетическими уровнями, зависят от размеров квантовой точки и свойств материала.

3. Квантовые переходы: Из-за ограничения размеров квантовых точек и квантового конфинирования электроны и дырки находятся в дискретных энергетических уровнях. Переход электронов между этими уровнями, вызванный внешними воздействиями, называется квантовым переходом.

Квантовые переходы играют важную роль в различных областях, таких как квантовые вычисления, фотоника и оптика.