КВА́НТОВАЯ ТО́ЧКА

КВА́НТОВАЯ ТО́ЧКА, кван­то­вая сис­те­ма, дви­же­ние элек­тро­нов в ко­то­рой ог­ра­ни­че­но в трёх на­прав­ле­ни­ях. Энер­ге­тич. спектр К. т. дис­крет­ный, ана­ло­гич­но спек­тру ато­ма. В свя­зи с этим К. т. ино­гда на­зы­ва­ют ис­кусств. 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 кван­то­во­ме­ха­нич. за­да­чи о спек­тре час­ти­цы мас­сой $m$ в ог­ра­нич. об­лас­ти с ха­рак­тер­ным гео­мет­рич. раз­ме­ром $a$ из­вест­но, что рас­стоя­ние ме­ж­ду энер­ге­тич. уров­ня­ми $\Delta \sim \hbar^2/ma^2$ ($\hbar$ – по­сто­ян­ная План­ка). Дис­крет­ность спек­тра важ­на, ес­ли $\Delta$ срав­ни­мо с $kT$ ($k$ – по­сто­ян­ная Больц­ма­на, $T$ – аб­со­лют­ная темп-ра). Для элек­т­ро­на с мас­сой $m_e$ при ком­нат­ной темп-ре раз­мер сис­те­мы со­ста­вит $a \sim \hbar/ \sqrt{m_ekT} \sim 10$ нм. О сис­те­мах та­ко­го раз­ме­ра го­во­рят как о на­но­ча­сти­цах (см. На­но­струк­ту­ры). В ка­че­ст­ве К. т. ис­поль­зу­ют кри­с­тал­лы ме­тал­лов или по­лу­про­вод­ни­ков на­но­мет­ро­во­го раз­ме­ра, свой­ст­ва ко­то­рых су­ще­ст­вен­но от­ли­ча­ют­ся от свойств объ­ём­но­го ма­те­риа­ла та­ко­го же со­ста­ва.

Прак­ти­че­ски уе­ди­нён­ных К. т. не бы­ва­ет, они все­гда взаи­мо­дей­ст­ву­ют с ок­ру­жаю­щей жид­ко­стью или с твёр­дым те­лом. Совр. тех­но­ло­гии по­зво­ля­ют ог­ра­ни­чить дви­же­ние но­си­те­лей за­ря­да не толь­ко внеш­ней по­верх­но­стью объ­ек­та. Роль гра­ни­цы мо­гут иг­рать по­верх­ность раз­де­ла двух разл. ве­ществ (напр., по­лу­про­вод­ни­ков с раз­ной ши­ри­ной за­пре­щён­ной зо­ны) и элек­трич. по­тен­ци­ал, соз­да­вае­мый внеш­ни­ми элек­тро­да­ми, струк­тур­ны­ми де­фек­та­ми или при­ме­ся­ми. Та­ким об­ра­зом мож­но сфор­ми­ро­вать К. т. из кван­то­вой ямы или кван­то­вой про­во­ло­ки.

К ме­то­дам из­го­тов­ле­ния К. т. от­но­сят­ся т. н. кол­ло­ид­ный син­тез, на­но­ли­то­гра­фия, га­зо­вая и мо­ле­ку­ляр­но-лу­че­вая эпи­так­сии. Воз­мож­ность не­по­сред­ст­вен­но­го кон­тро­ля энер­ге­тич. спек­тра К. т. оп­ре­де­ля­ет пер­спек­ти­вы их при­ме­не­ния в оп­тич. и элек­трон­ных уст­рой­ст­вах.