量子阱瀏覽次數：13402次  最近更新：2020-02-15 22:39:23

一、量子阱指由2種不同的半導體材料相間排列形成的、具有明顯量子限域效應的電子或空穴的勢阱。量子阱器件，即指采用量子阱材料作為有源區的光電子器件。

半導體是具有帶隙的，因此就可以用來發出激光。

實用的激光器具有三個要素：泵浦源、工作物質、諧振腔。泵浦源就像電源一樣，給工作物質能量讓他去發出激光；諧振腔讓激光疊加在一起，得到更高功率的光；但是，核心還是工作物質——能夠實現粒子數反轉的能級結構。

必須要能夠實現粒子數反轉，是因為激光是屬于受激輻射，但存在其他的躍遷過程（自發輻射、弛豫等），只有受激輻射的過程足夠多，才能表現出激光。

為了實現粒子數反轉，常見的能級結構是三能級結構。這是因為可以控制能級之間的各種過程。

比如，實現激光。通過泵浦源將電子從低能級泵浦到高能級上；電子在高能級不穩定，通過添加一個較為穩定的中能級，讓電子停在中能級上；等電子夠多了，一次性受激輻射下來，發出的光就很強了；在諧振腔的作用下，不斷放大，就是受激輻射放大的光——激光。

構建三能級結構有兩種方式：

1）.調節材料的微觀結構：摻雜。

半導體本來具有帶隙，就是低能級加高能級；那只需要加一個穩定的，能留住電子的中能級就行，找一種雜質的能級加上去。雜質的選擇，這個就要看具體情況了。

2）.調節材料的宏觀結構：量子阱。

二、量子阱

選擇兩種能級不同的半導體，連在一起，這樣交界處（所謂的結）的能級就至少有三個了。而如果高能級+中能級+高能級的組合，這就是頂部量子阱：中能級就是井底，中能級和高能級的差距是勢壘（barrier）。多重復疊幾層不同的材料，就是多量子阱了。

量子阱的構造 ：

量子阱器件的基本結構是兩塊N型GaAs附于兩端，而中間有一個薄層，這個薄層的結構由AlGaAs-GaAs-AlGaAs的復合形式組成。在未加偏壓時，各個區域的勢能與中間的GaAs對應的區域形成了一個勢阱，故稱為量子阱。電子的運動路徑是從左邊的N型區（發射極）進入右邊的N型區（集電極），中間必須通過AlGaAs層進入量子阱，然后再穿透另一層AlGaAs。

如果材料尺寸足夠薄，量子阱之間能夠耦合到一起（電子就可以隨意越過勢壘），這種特殊情況叫做超晶格。

高質量的量子阱樣品都是用分子束外延或金屬有機化學汽相沉淀方法外延生長兩種不同的材料而成的。