نقاط الكم
نقاط الكم وتسمى كذلك الذرات الاصطناعية من أشباه الموصلات على شكل صندوق ثلالثي الأبعاد بحجم النانو متر ويمكن لهذا الصندوق أن يقيد إلكترونا أو أكثر. ونقاط الكم من الصغر بمكان بحيث أن عددا محددا من مستويات الطاقة يمكنها أن تلائم الصندوق وتتواجد داخله. وهذه المستويات يحددها حجم نقاط الكم أي مستويات الطاقة في نقطة الكم هي دالة حجم. ومستويات الطاقة تلك تحدد بدورها فجوة النطاق بالنسبة لشبه الموصل. مما يعني في المحصلة أن حجم نقطة الكم يحدد خواص شبه الموصل. وكلما تقلص حجم نقطة الكم، اتسع الفاصل بين مستويات الطاقات المتاحة وازدادت بالضرورة فجوة النطاق والعكس صحيح. أي كلما ازداد حجم نقطة الكم تقلص الفارق بين الطاقات وقلت فجوة النطاق. وتستجيب نقطة الكم كما باقي أشباه الموصلات للمفعول الكهروضوئي بحيث إذا سقط شعاع كهرومغناطيسي ذا تردد عالي فإنه يساعد الإلكترون على تخطي فجوة النطاق ويرفعه إلى مستوى طاقة أعلى. وحين ينزل الإلكترون إلى مستوى طاقة منخفض فإنه يفقد طاقته على هيئة ضوء[١].
التقييد الكمومي
- طالع أيضاً: تقييد كمومي
تقييد الكم (بالإنكليزية: Quantum confinement) يعني بصورة مبسطة حبس الإلكترون داخل صندوق أي إبقاءه ضمن مساحة محدودة وحصره بداخلها. ويحدد طول هذا الصندوق وعرضه وارتفاعه خواص نقطة الكم كفجوة نطاقه ومستويات طاقته وشكلها. ويعد الإلكترون مقيدا داخل الصندوق لإنه يتطلب طاقة كبيرة جدا ليخرج خارجه. لكن إذا كان الإلكتزون مقيدا ضمن صندوق كبير فإنه يتصرف كما لو كان حرا وبذلك لن تتأثر فجوة النطاق بموقع إلكترون واحد لإن مستويات الطاقة حينئذ سوف تكون متداخلة مع بعضها البعض (متصلة). أي كلما ازداد حجم الصندوق اضمحل تأثير موقع الإلكترونات عليها. إذن ما معيار كبر حجم الصندوق؟ ما هو طول التقييد الملائم؟ المعيار هنا تحدده خواص الإلكترون. إذا كانت أبعاد الصندوق كبيرة مقارنة بطوله الموجي أو بمصطلح أدق مقارنة بنصف قطر بور للمستوى المقيد (أكسيتون) فإن الإلكترون لا يعد مقيدا أما حين يكون قطر الصندوق ٣-١٠ مرات ضعف نصف قطر بور للمستوى المقيد فإن التقييد يعد ضعيفا أما حين يكون أقل من ٣ أضعافه فإن تقييد الإلكترون هنا يعد قويا[1]. أما حين تكون أبعاده مساوية لطول الإلكترون الموجي فإن مستويات الطاقة تظهر منفصلة (متقطعة) وبذلك تصبح فجوة النطاق محكومة بحجم الصندوق وموضع الإلكترون.
وتطرح بعض الدراسات الحديثة أن فجوة النطاق محكومة كذلك بشكل مستوى الطاقة. والخلاصة أن فجوة النطاق وطول التقييد تتغير تبعا لتغير المادة وكل مادة يقابلها.
إحالات
| ملف:Science.jpg | هذه بذرة مقالة عن الفيزياء تحتاج للنمو والتحسين، فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها. |
az:Kvant nöqtəsi
be-x-old:Квантавая кропка
bg:Квантова точка
da:Kvanteø
de:Quantenpunkt
es:Punto cuántico
fr:Point quantique
it:Punto quantistico
he:נקודה קוונטית
ja:量子ドット
pl:Kropka kwantowa
pt:Ponto quântico
ro:Nanocristal
ru:Квантовая точка
th:ควอนตัมดอต
uk:Квантова точка
zh:量子點
