ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КВАНТОВЫХ НИТЕЙ В ТЕХНИКЕ
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР В ТЕХНИКЕ
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КВАНТОВЫХ ЯМ В ТЕХНИКЕ
Есть два фактора электронов в квантовых ямах, которые приводят к улучшению производительности оптических приборов, например, лазерные диоды. Первый фактор, это наличие в электронах квантовых ям плотности состояния в зависимости от энергии, встречающаяся в объемный материалах. И, второй фактор изменение эффективной массы дырок в валентной зоне, которая соответствует массе электронов в валентной зоне. Квантовые ямы обширно используются в диодных лазерах, так же в красных лазерах для DVD-дисков и лазерных указок, инфракрасных лазерах в волоконно-оптических передатчиках или голубых лазерах. Они также используются для изготовления HEMT (транзисторов с высокой подвижностью электронов), для использования в электронике с низким уровнем шума. Инфракрасные фотоприемники так же основаны на квантовых ямах и используются для инфракрасной визуализации.
С помощью легирования скважины или барьера КЯ донорными примесями, можно образовать двумерный электронный газ. Данная структура способствует созданию проводящего канала HEMT и может обладать интересными свойствами при низкой температуре. Например, как особенность, можно считать эффект Холла, который наблюдается в сильных магнитных полях. Акцепторные присадки смогут привести к образованию двумерного дырочного газа.
|
|
|
Насыщаемый поглотитель
Квантовая яма может быть изготовлена как насыщаемый поглотитель, используя его свойство насыщаемого поглощения. Насыщаемые поглотители широко используются в лазерах с пассивной синхронизацией мод. Полупроводниковые насыщающиеся поглотители (SESAM) использовались для лазерной синхронизации мод еще в 1974 году, когда германий р-типа использовался для синхронизации мод СО2-лазером, который генерировал импульсы ~ 500 пс. SESAM нашего времени являются полупроводниковыми одиночными ямами III-V или, могут быть некотором количесвом квантовых ям, которые выращивают на брэгоговских отражателях. Первоначально они использовались в схеме резонансной импульсной модельной синхронизации (RPM) в качестве пусковых механизмов для титан-сапфировых лазеров, которые использовали KLM в качестве быстро насыщаемого поглотителя. RPM – это еще один метод синхронизации мод со связанной полостью. В отличие от лазеров APM, которые используют нерезонансную фазовую нелинейность типа Керра для укорачивания импульсов, RPM может использовать амплитудную нелинейность, которая обеспечивает эффектами заполнения резонансных полос полупроводников. SESAM, из-за простоты своей конструкции, в скором времени, превратились во внутриполостные сатурационные поглотители. С этого времени, применение SESAM дало возможность увеличить на несколько порядков длительность импульсов, среднюю мощность, энергию импульса и частоту повторения ультрабыстрых твердотельных лазеров. К преимуществу SESAM относиться то, что с легкость можно контролировать параметры поглотителя в широком диапазоне значений [18].
|
|
|
Термоэлектрика
Перспективным в квантовых ямах оказалось то, что они способны собирать энергию в качестве термоэлектрических приборов. Есть доказательство, что их изготовление становиться легче, и они способны работать при комнатной температуре. Скважины связывают центральную полость с двумя электронными резервуарами. Сама центральная полость поддерживается при более высокой температуре, чем резервуары. Колодцы действуют как фильтры, позволяющие электронам определенных энергий проходить через них. В целом, большая разница температур между полостью и резервуарами увеличивает поток электронов и выходную мощность.
Применением преобразования отработанного тепла из электрических цепей, может служить компьютерный чип, в котором преобразованное тепло уходит обратно в электричество, при этом уменьшается потребность в охлаждении и энергии для питания чипа.
|
|
|
Солнечные батареи
Для повышения эффективности солнечных элементов, так же предложены КЯ. Теоретический максимальный КПД традиционных однопереходных ячеек составляет около 34%, в большой степени из-за их невозможности захватывать много разных длин волн света. Многопереходные солнечные элементы, состоящие из нескольких p-n-переходов различных запрещенных зон, которые соединены последовательно, способны повышать теоретическую эффективность за счет расширения диапазона поглощенных длин волн, но из-за их сложности и стоимости изготовления имеется ограничение в использовании. Но, с иной стороны, ячейки, состоящие из p-i-n-перехода, содержащие одну или несколько квантовых ям во внутренней области, приводят к увеличению фототока в темном токе, что приводит способствует увеличению эффективности по сравнению с обычными p-n-ячейками [16]. Фотоны энергии на глубине ямы поглощаются в скважинах и генерируют электронно-дырочные пары. В условиях комнатной температуры эти фотогенерированные носители обладают достаточной тепловой энергией, чтобы покинуть скважину быстрее, чем скорость рекомбинации. Многопереходные солнечные элементы с квантовыми ямами могут изготавливаться с помощью таких методов, как молекулярно-лучевая эпитаксия или химическое осаждение из паровой фазы.
|
|
|
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КВАНТОВЫХ НИТЕЙ В ТЕХНИКЕ
Электронные устройства
Нанопроволоки применяются в использовании транзистора. Они могут использоваться в качестве одного их основных элементов в современных электронных схемах. Основная задача транзистора – обеспечить хороший контроль затвор канала. Из-за высокого соотношения сторон обмотка диэлектрика затвора вокруг канала нанопроволоки может привести к хорошему электростатическому контролю потенциала канала, тем самым эффективно включая и выключая транзистор [4].
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 78; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!