Formfaktorn för en kvanttråd med finit eller oändlig begränsningspotential som funktion av ledningsradien för förhållandet mellan dielektriska konstanter a ε2 /ε1 =0,5, b ε2 /ε1 =3,0 (heldragen linje). Asterisker visar radieberoendet för den relativa skillnaden mellan formfaktorer. Den linjära elektrondensiteten är n =10 6 cm −1 , vågvektorn q =10 6 cm −1 , systemets temperatur T =300 K. Kredit:The European Physical Journal B (2022). DOI:10.1140/epjb/s10051-022-00295-z
Ny teoretisk analys tar hänsyn till fall där elektronerna tillåts existera utanför gränserna för halvledande kvanttrådar - med viktiga konsekvenser för deras prestanda
Tunna, halvledande ledningar har tilldragit sig mycket uppmärksamhet inom fysiken - både i experiment och teoretisk analys. Dessa strukturer, som kallas kvanttrådar, är ofta belagda med isoleringsmaterial, och flera tidigare studier har nu undersökt hur obalansen mellan de isolerande egenskaperna hos båda materialen kan påverka deras prestanda. Genom ny analys publicerad i The European Physical Journal B , Nguyen Nhu Dat och Nguyen Thi Thuc Hien vid Duy Tan University, Vietnam, visar att tunnare ledningar med mindre isolerande beläggningar kan förbättra rörligheten för de elektroner de bär.
Kvanttrådar har en mångfald av potentiella tillämpningar, och deras användning i enheter inklusive lasrar, lysdioder, transistorer och sensorer undersöks nu flitigt. Resultat från tidigare studier har visat att de isolerande egenskaperna hos deras beläggningsmaterial kan variera de interaktioner som sker mellan elektriska laddningar i den halvledande tråden. Detta påverkar i sin tur kvanttillstånden för trådens elektroner. Dessa modeller har dock presenterat motstridiga slutsatser om elektronernas förmåga att röra sig genom tråden, beroende på om beläggningar är mer eller mindre isolerande än halvledaren.
Genom sin detaljerade analys har Nguyen Nhu Dat och Nguyen Thi Thuc Hien nu förbättrat dessa tidigare tillvägagångssätt. Medan tidigare studier antog att dessa elektroner förblir helt begränsade till tråden, ansåg duon fallet där elektroner tillåts passera halvledarens yttre gräns. Deras resulterande beräkningar visade att tidigare modeller sannolikt har underskattat elektronrörlighet - som blir ungefär 10 gånger större i tunna ledningar, när de är belagda med mindre isolerande material än halvledaren. Ändå är tidigare modeller fortfarande användbara för att beskriva tjockare kvanttrådar. Resultatet ger viktiga insikter om de ledande egenskaperna hos kvanttrådar och skulle kunna göra det möjligt för forskare i framtida studier att bättre förstå deras potentiella tillämpningar. + Utforska vidare
