quantum well是什么意思，quantum well的意思翻译、用法、同义词、例句

常用词典

例句

专业解析

量子阱（Quantum Well）是一种纳米尺度的半导体异质结构，由两种不同能隙的材料交替堆叠形成，其中窄能隙材料被夹在宽能隙材料之间，形成类似“阱”的势能结构。其核心原理是量子力学中的“量子限制效应”：当电子或空穴被限制在远小于其德布罗意波长的维度（通常为1-20纳米）时，其能量状态会从连续谱分裂为离散的子能级。以下是详细解释：

结构与原理

1. 能带工程

   量子阱通常由Ⅲ-Ⅴ族（如GaAs/AlGaAs）或Ⅱ-Ⅵ族（如CdTe/HgCdTe）半导体构成。以GaAs/AlGaAs为例，GaAs的能隙（~1.42 eV）小于AlGaAs（~1.8 eV），电子在GaAs层中会感受到两侧AlGaAs势垒的约束，形成沿生长方向（z轴）的势阱，而在xy平面内可自由运动。

2. 量子化能级

   电子的波函数在z方向受限，能量状态分裂为离散的子能带（Subbands），能量公式为：

   $$ E_n = Ec + frac{hbar k{xy}}{2m^} + frac{hbar pi n}{2m^ L_z} quad (n=1,2,3,...) $$

   其中 (L_z) 为阱宽，(m^*) 为有效质量。空穴同理，但因有效质量较大，能级间隔更小。

关键物理特性

• 态密度变化：量子阱中电子态密度呈阶梯状分布（每子能带内为常数），区别于体材料的抛物线分布，显著提高载流子注入效率。
• 激子束缚能增强：受限空间内电子-空穴对的库仑作用增强，室温下仍可稳定存在激子，利于光电器件应用。
• 光学跃迁选择定则：仅允许相同量子数n的子能带间跃迁（Δn=0），发射光谱窄且波长可调。

典型应用

1. 量子阱激光器（QW Laser）

   利用子能级间粒子数反转实现低阈值电流、高功率激光输出，广泛应用于光纤通信（如1550 nm波段InGaAsP/InP量子阱）。

2. 红外探测器

   基于子能带跃迁（ISBT）的量子阱红外探测器（QWIP），可探测中远红外波段，用于热成像与遥感。

3. 高电子迁移率晶体管（HEMT）

   调制掺杂量子阱中电子与电离杂质空间分离，实现超高迁移率，提升高频器件性能。

权威参考文献

1. 《半导体器件物理》（施敏著）, 第9章 "异质结与量子结构"
2. 美国物理联合会（AIP）综述：Quantum Well Structures in Photonics
3. 自然·材料期刊：Engineering Quantum Wells for Optoelectronics
4. IEEE量子电子学期刊：Quantum Well Infrared Photodetectors

网络扩展资料

关于“quantum well”的详细解释如下：

1. 基本定义
Quantum well（量子阱）是纳米尺度的半导体结构，由不同能带隙的材料堆叠而成。其核心特征是：窄带隙材料被夹在两个宽带隙材料之间，形成一个势能较低的“阱”，限制电子或空穴在二维平面内运动。这一结构因量子限制效应（quantum confinement）而得名，微观粒子在该维度上的运动呈现量子化能级。

2. 物理特性与结构

• 能带结构：窄带隙材料（如砷化镓）的导带和价带能量低于周围材料（如砷化铝），形成势阱，导致载流子（电子或空穴）被束缚在薄层内。
• 量子化能级：受限方向（如垂直方向）的粒子能量呈现分立状态，类似“台阶状”能级分布，而平行方向仍可自由运动。

3. 应用领域
量子阱是光电子器件的核心结构之一，例如：

• LED与激光器：作为发光活性层，通过调控阱层厚度和材料，可优化发光效率与波长（如蓝色LED中氮化镓量子阱的应用）。
• 量子点/线结构：多层量子阱可进一步发展为量子点或量子线，用于量子计算、太阳能电池等领域。

4. 扩展类型

• 无限深量子阱（Infinite Quantum Well）：理想化模型，假设阱外势能无限高，用于理论计算简化。
• 多重量子阱（MQW）：多层重复结构，增强光吸收或发射性能。

若需了解具体器件设计或数学推导（如薛定谔方程求解），可进一步查阅半导体物理或量子力学教材。

别人正在浏览的英文单词...

abductadepsagrinbatteriesclamjamfrycrosswalksdesalinizedeyebrowsJanoplacessupplementingyearliesat the last minuteconsideration ofElectra complexfissile materialgo on wheelspneumatic actuatorshielding materialspace capsuleBerkshirecanneloiddelocalizeDorcasendotheliosishavingsheterotrichidaimidocarbjatrophineautocrine