क्वांटम
एक क्वांटम कुएं का उपयोग विशिष्ट ऊर्जा स्तरों पर इलेक्ट्रॉनों को सीमित करने के लिए किया जाता है। क्वांटम कुओं में एक छोटे बैंड गैप के साथ एक अत्यंत पतली अर्धचालक होता है, जो एक बड़े बैंड अंतराल के साथ सामग्री के बीच आराम करता है। वे बहुत छोटे होते हैं, आमतौर पर 1 और 20 नैनोमीटर के बीच। वे सबसे अधिक बार लेजर डायोड और अवरक्त इमेजिंग में उपयोग किए जाते हैं।
यह अच्छी तरह से काम करने के लिए इलेक्ट्रॉन व्यवहार और बैंड अंतराल के गुणों का उपयोग करता है। बैंड अंतराल जमीन की स्थिति के बीच एक इलेक्ट्रॉन की कक्षीय में क्षेत्र होते हैं, जहां इलेक्ट्रॉन सामान्य रूप से आराम करते हैं, और प्रवाहकत्त्व बैंड, उच्च ऊर्जा कक्षा इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करते हैं जब वे उत्तेजित होते हैं। गैप्स ग्राउंड स्टेट बैंड्स और कंडक्शन बैंड्स के बीच की बाधाएँ हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को उनके ग्राउंड स्टेट्स की तुलना में अधिक ऊर्जा प्राप्त किए बिना कंडक्शन बैंड तक पहुँचने से रोकती हैं। बैंड गैप जितना बड़ा होगा, इलेक्ट्रॉनों के लिए इस गैप को कूदने और कंडक्शन बैंड तक पहुंचने के लिए उतनी ही अधिक ऊर्जा आवश्यक है।
एक बार जब इलेक्ट्रॉन चालन बैंड तक पहुँच जाता है, तो यह अपनी अतिरिक्त ऊर्जा को छोड़ देता है और वापस अपनी जमीनी अवस्था में आ जाता है। इलेक्ट्रॉनों को आसानी से कूदने के लिए बैंड अंतराल के साथ सामग्री के बीच एक सूक्ष्म पतले अर्धचालक को रखकर, वैज्ञानिक इलेक्ट्रॉनों को पतली अर्धचालक के दो आयामी क्षेत्र में रहने के लिए मजबूर कर सकते हैं। इस तरह से इलेक्ट्रॉनों को फंसाने से विशिष्ट ऊर्जा हेरफेर की अनुमति मिलती है।
चूंकि इलेक्ट्रॉन केवल दो दिशाओं में आगे बढ़ सकते हैं, वे केवल वैज्ञानिक या निर्माता की इच्छा के अनुसार ऊर्जा के प्रकार का उत्पादन कर सकते हैं। यह ऊर्जा भी एक अत्यंत संकीर्ण धारा में केंद्रित है। इस फोकस के कारण, क्वांटम कुएं ऑप्टिकल उपकरणों के लिए सटीक लेजर बनाते हैं। क्वांटम कुएं का एक जाना-माना उदाहरण कॉम्पैक्ट डिस्क (सीडी) प्लेयर्स में पढ़े गए लेज़रों में है।
क्वांटम कुओं को "कुओं" का नाम दिया गया है, न केवल एक कुएं के जाल की तरह इलेक्ट्रॉनों को फंसाने के उनके व्यवहार के कारण, बल्कि ग्राफ़ के दौरान उनकी उपस्थिति के कारण भी। जब क्वांटम कुओं को ऊर्जा बनाम स्थिति ग्राफ़ पर चित्रित किया जाता है, तो वे गहरी घाटियों या कुओं की तरह दिखते हैं, अक्सर एक आयताकार आकार में। एक क्वांटम कुँआ एक प्रकार का संभावित कुँआ है, जिसका अर्थ है कि उत्पादित की जाने वाली ऊर्जा की न्यूनतम, निश्चित मात्रा के लिए एक क्षमता है।
बढ़ी हुई, बल्कि बनाई गई, एक क्वांटम कुआँ आमतौर पर एल्यूमीनियम आर्सेनाइड से घिरे गैलियम आर्सेनाइड जैसी सामग्री से बना होता है। कुएं बड़े हो जाते हैं, सबसे अधिक बार, आणविक बीम एपिटॉक्सी नामक एक प्रक्रिया द्वारा, जो एक आधार पदार्थ में पदार्थ के अणुओं को शूट करने के लिए एक प्रवाह सेल का उपयोग करता है। यह विधि सेल के प्रत्येक फायरिंग के साथ अच्छी तरह से सामग्री की एक एकल परमाणु परत बनाती है।
