kvantebrønd

Kvantebrønd, struktur i et faststoffysisk system, hvor ladningsbærernes bevægelse i én af de tre mulige retninger er begrænset pga. deres kvantemekaniske bølgenatur. Ladningsbærere i kvantebrønde har således kun to bevægelsesfrihedsgrader, og man kan betragte systemet som todimensionalt.

Den reducerede dimensionalitet giver anledning til meget specielle bevægelsesmønstre, fx observerer man i stærke magnetfelter en kvantiseret Hall-modstand (se Hall-effekt), som siden 1990 har dannet grundlag for den internationale standard for elektrisk resistans. Hvis ladningsbærernes bevægelse yderligere begrænses, kaldes de opståede strukturer kvantetråde (fri bevægelse i én dimension) og kvantepunkter (ingen fri bevægelse).

Kvantebrønde kan fremstilles vha. avancerede krystaldyrkningsmetoder, hvor meget tynde lag på ca. en milliontedel af en mm af forskellige halvledermaterialer danner en heterostruktur. Det mest udbredte materialesystem anvender galliumarsenid som udgangspunkt, men også siliciumbaserede kvantebrønde kan fremstilles.

Ud over deres store betydning for faststoffysisk grundforskning har kvantebrønde fundet talrige tekniske anvendelser, fx som detektorer for infrarødt lys, som byggesten for hurtige transistorer og som lyskilder i optisk kommunikation, hvor de bruges til at konstruere lasere med overlegne egenskaber. Kvantebrøndslasere danner desuden grundelementet i mange cd-afspillere.