Квантовая точка
КВАНТОВАЯ ТОЧКА, квантовая система, движение электронов в которой ограничено в трёх направлениях. Энергетический спектр квантовой точки дискретный, аналогично спектру атома. В связи с этим квантовые точки иногда называют искусственными атомами, хотя они состоят из тысяч или даже сотен тысяч атомов. Энергия таких систем определяется движением в них носителей заряда - электронов и дырок. Из решения квантово-механической задачи о спектре частицы массой m в ограниченной области с характерным геометрическим размером а известно, что расстояние между энергетическими уровнями ∆~ħ2/mа2 (ħ - постоянная Планка). Дискретность спектра важна, если Δ сравнимо с kT (k - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура). Для электрона с массой mе при комнатной температуре размер системы составит а ~ ħ/√тekT ~ 10 нм. О системах такого размера говорят как о наночастицах (смотри Наноструктуры). В качестве квантовой точки используют кристаллы металлов или полупроводников нанометрового размера, свойства которых существенно отличаются от свойств объёмного материала такого же состава.
Практически уединённых квантовых точек не бывает, они всегда взаимодействуют с окружающей жидкостью или с твёрдым телом. Современные технологии позволяют ограничить движение носителей заряда не только внешней поверхностью объекта. Роль границы могут играть поверхность раздела двух различных веществ (например, полупроводников с разной шириной запрещённой зоны) и электрический потенциал, создаваемый внешними электродами, структурными дефектами или примесями. Таким образом, можно сформировать квантовую точку из квантовой ямы или квантовой проволоки.
К методам изготовления квантовой точки относятся так называемый коллоидный синтез, нанолитография, газовая и молекулярно-лучевая эпитаксии. Возможность непосредственного контроля энергетического спектра квантовой точки определяет перспективы их применения в оптических и электронных устройствах.
Лит. смотри при ст. Квантовая проволока.
Л. А. Мельниковский.