КВА́НТОВАЯ Я́МА

КВА́НТОВАЯ Я́МА, кван­то­вая сис­те­ма, в ко­то­рой дви­же­ние час­тиц в од­ном на­прав­ле­нии ог­ра­ни­че­но по­тен­ци­аль­ной ямой. Ес­ли энер­гия час­тиц мень­ше энер­гии, не­об­хо­ди­мой для вы­хо­да из по­тен­ци­аль­ной ямы, то они ока­зы­ва­ют­ся за­пер­ты­ми в од­ном из на­прав­ле­ний, что и при­во­дит к кван­то­ва­нию энер­гии по­пе­реч­но­го дви­же­ния. В то же вре­мя в двух др. на­прав­ле­ни­ях дви­же­ние час­тиц бу­дет сво­бод­ным, и элек­трон­ный газ в К. я. ста­но­вит­ся дву­мер­ным. При этом в плот­но­сти со­стоя­ний име­ют­ся осо­бен­но­сти (см. Ге­те­ро­ст­рук­ту­ра). Ха­рак­тер­ная ши­ри­на К. я. оп­ре­де­ля­ет­ся не­об­хо­ди­мой дис­крет­но­стью спек­тра по­пе­реч­но­го дви­же­ния в по­тен­ци­аль­ной яме та­ким же об­ра­зом, как раз­мер кван­то­вой точ­ки.

В ка­че­ст­ве К. я. ис­поль­зу­ют по­лу­про­вод­ни­ко­вые ге­те­ро­ст­рук­ту­ры (тон­кий слой по­лу­про­вод­ни­ка с уз­кой за­пре­щён­ной зо­ной по­ме­ща­ют ме­ж­ду дву­мя сло­ями по­лу­про­вод­ни­ка с бо­лее ши­ро­кой за­пре­щён­ной зо­ной), где роль ог­ра­ни­чи­ваю­ще­го по­тен­циа­ла для но­си­те­лей за­ря­да обыч­но иг­ра­ет пе­ре­мен­ная (своя в ка­ж­дом слое) ши­ри­на за­пре­щён­ной зо­ны. Вы­бор ма­те­риа­лов для К. я. ока­зы­ва­ет­ся го­раз­до бо­лее ши­ро­ким, чем для объ­ём­ных ге­те­ро­ст­рук­тур, т. к. вы­ра­щи­ва­ние тон­ко­го слоя на под­лож­ке не тре­бу­ет точ­но­го со­гла­со­ва­ния па­ра­мет­ров ре­шёт­ки. Для из­го­тов­ле­ния К. я. ис­поль­зу­ет­ся ме­тод мо­ле­ку­ляр­но-лу­че­вой эпи­так­сии, ко­то­рый по­зво­ля­ет вы­ра­щи­вать со­вер­шен­ные мо­но­кри­стал­лич. слои тол­щи­ной все­го в неск. пе­рио­дов ре­шёт­ки.

Дву­мер­ная сис­те­ма но­си­те­лей за­ря­да, реа­ли­зую­щая­ся в К. я. при низ­ких темп-рах, об­ла­да­ет ря­дом ин­те­рес­ных свойств: на­ли­чи­ем силь­но­го по­гло­ще­ния в ИК-об­лас­ти, ос­цил­ля­ция­ми про­во­ди­мо­сти с из­ме­не­ни­ем тол­щи­ны слоя, кван­то­вым эф­фек­том Хол­ла и др.

Кон­тро­ли­руе­мое из­ме­не­ние па­ра­мет­ров ог­ра­ни­чи­ваю­ще­го по­тен­циа­ла да­ёт воз­мож­ность ис­поль­зо­вать К. я. для про­из­водства эф­фек­тив­ных элек­трон­ных (тран­зи­сто­ры, дио­ды) и оп­то­элек­трон­ных (све­то­дио­ды, по­лу­про­вод­ни­ко­вые ла­зе­ры, фо­то­де­тек­то­ры) уст­ройств с тре­буе­мы­ми па­ра­мет­ра­ми. Ла­зе­ры на К. я. при­ме­ня­ют­ся в во­ло­кон­но-оп­тич. ли­ни­ях свя­зи.