«Невозможная наука»: как квантовая физика проникает в каждый дом

Полупроводники и транзисторы

Полупроводник — это материал с особыми свойствами проводимости. Если в металлах с ростом температуры способность проводить ток снижается, то в ряде веществ при увеличении температуры такая способность усиливается. 

Транзистор — это микроприбор, который способен усиливать электромагнитное излучение и, как результат, производительность устройства. Чтобы создать транзистор, инженеры используют тонкий слой материала с проводимостью p-типа (иными словами, с наличием положительно заряженных дырок), по обе стороны от которого добавляют материалы с проводимостью n-типа (то есть с наличием отрицательно заряженных электронов). Так возникали n-p-n и p-n-p переходы сверхмалых размеров, которые действовали быстро и позволяли создавать компактные технические устройства с высокой скоростью работы. 

Первое время транзисторы работали несовершенно и часто выходили из строя — из-за сложности соединения различных типов полупроводниковых элементов между собой. Позже было предложено осуществлять пайку различных типов полупроводников на поверхности интегральных схемах, что резко усилило стабильность работы транзисторов. Фактически интегральная схема становилась готовой «площадкой», на которую наносятся необходимые элементы.

Нульмерные структуры

Квантовые точки часто называют нульмерными структурами. Нульмерность вытекает из того, что размерность полупроводниковой наноструктуры определяется числом направлений, в которых частица двигается свободно. В квантовой пленке частица свободно двигается в двух направлениях, поэтому такая структура называется двумерной. Квантовая проволока считается одномерной структурой. А в квантовых точках нет направления, в котором частица двигается свободно, поэтому размерность такой структуры равна нулю. В этих системах частицы оказываются в так называемой квантовой ловушке.