Квантовые точки

В. А. Ткачук

Рассмотрим небольшой кусочек полупроводника, в котором имеется одна «дырка», т.е. положительно заряженный ион. Если его размеры значительно больше микрона, то он ведет себя как обычный макрообъект. Находящийся в нем свободный электрон с небольшой энергией может соединиться с таким ионом за счет кулоновских сил, тем самым, нейтрализуя его. При уменьшении кристаллика полупроводника до размеров порядка 100 нм или меньше происходит качественное изменение его физических свойств благодаря появлению квантовых эффектов. Электрон обладает волновыми свойствами, и поэтому он не может локализоваться в объеме пространства меньшем, чем длина его волны — для этого ему не хватит энергии. В результате получается нанообъект, получивший название «квантовой точки». Электрон, обладающий небольшой энергией, не может ни улететь от дырки, ни упасть на нее. Получается своеобразная потенциальная ямка, обладающая из-за малых размеров квантовыми свойствами, в которой электрон имеет определенный спектр энергетических уровней. Соответственно, вся эта система «дырка — электрон» также обладает определенным электромагнитным спектром и напоминает обычный атом, который также представляет собой потенциальную яму. Однако только свойства обычных атомов всегда остаются неизменными, а спектр излучения квантовой точки можно регулировать по своему усмотрению, меняя ее размеры. Неслучайно нобелевский лауреат Ж. И. Алферов назвал квантовые точки искусственными атомами, свойствами которых можно управлять.