Pou quàntic
En física, un pou quàntic és la denominació que rep un pou de potencial que confina, en dos dimensions, partícules que originalment tenien llibertat per a moure's en tres, forçant-les a ocupar una zona acotada. Els efectes del confinament quàntic es produïxen quan la gruixa del «pou quàntic» és comparable a la llongitut d'ona de De Broglie de les partícules portadores d'energia (generalment electrons i buits d'electrons), generant aixina nivells d'energia anomenades «subbandas energètiques», per lo que estos portadors d'energia solament podran prendre valors discrets d'energia.
Dingle va observar per primera volta este fenomen en 1974. La «discretización» dels nivells d'energia és considerada, per molts investigadors, una de les manifestacions més interessants de la mecànica quàntica.
Existixen atres tipos d'estructures quàntiques que mantenen semblances en els pous quàntics: els fils quàntics i els punts quàntics, encara que en estes estructures el confinament de partícules correspon a dos i a tres dimensions respectivament.
Pous quàntics quadrat
[editar | editar còdic]Fabricació
[editar | editar còdic]Es formen per l'acople de substàncies de forma consecutiva que les seues bandes prohibides posseïxen gruixa diferents. En els semiconductorés es intercala un material com l'arseniuro de gali o el nitrur de gali-indi (InGaN) entre dos capes d'un atre material en una banda prohibida major, com l'arseniuro d'alumini (Ales) o el nitrur de gali, respectivament. També es pot trobar l'arseniuro de gali o l'arseniuro d'alumini entre dos capes d'arseniuro de gali-alumini (AlGaAs).
Estes estructures poden ser fabricades per mig de procediments de creiximent epitaxial com creiximent epitaxial per fas moleculars o la deposición química en fase vapor.
Les películes metàliques primes també poden soportar estats de pous quàntics, en particular, capes metàliques primes que creixen en superfícies metàliques i semiconductoras. l'electró (o forat) està confinat per l'interfaç metal-buit en un costat, i en general, per un espai absolut en substrats semiconductors, o per un espai de banda proyectat en substrats metàlics.
Aplicacions més comunes
[editar | editar còdic]A causa de la naturalea cuasi bidimensional, els electrons en els pous quàntics posseïxen una densitat d'estats més pronunciada que en el cos d'un material. Com a conseqüència, els pous quàntics s'usen de manera abundant en la fabricació de diodos làser. També li'ls utilisa per a fabricar transistors d'alta movilitat d'electrons (TAMEs o també HEMTs, de l'anglés High Electron Mobility Transistors), que s'usen en electrònica de baix soroll. Els fotodetectores infrarrojos de pous quàntics també es basen en pous quàntics i li'ls utilisa per a operar imàgens infrarrojas.
Per mig d'un procés de dopage (introducció d'impurees tipo N) del pou quàntic, o preferentment, de la barrera d'un pou quàntic, es pot formar un gas d'electrons de dos dimensions (2DEG). Este plasma cuasi bidimensional té propietats interessants a baixes temperatures. Una d'estes propietats és l'efecte Hall quàntic, que s'observa en camps magnètics elevats. De manera anàloga, les impurees aceptoras en la barrera d'un pou quàntic pot dur a la formació d'un gas de buits d'electró.
Pou nuclear
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Potencial de Wood-Saxon.
El pou quàntic nuclear es dona en tots els núcleus atòmics i confinen el material nuclear (els nucleones) en una regió molt menuda. El pou és conseqüència de la superposició de dos tipos d'interaccions; la nuclear forta (tipo pou de Wood-Saxon) i la culombiana (tipo hiperbòlic). De forma simple, la forta repulsió electrostàtica dels protones es veu continguda per l'interacció forta, molt intensa a distàncies menudes. Un model matemàtic simple va ser propost per Hideki Yukawa, el potencial de Yukawa descriu la forma d'un potencial d'interacció culombiana apantallada.
La superació del pou en un sentit o un atre implica tot tipo de reaccions nuclears.
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Pozo cuántico» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.