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Concept
Boîte quantique
Résumé
Une boîte quantique ou point quantique, aussi connu sous son appellation anglophone de quantum dot, est une nanostructure de semi-conducteurs. De par sa taille et ses caractéristiques, elle se comporte comme un puits de potentiel qui confine les électrons (et les trous) dans les trois dimensions de l'espace, dans une région d'une taille de l'ordre de la longueur d'onde des électrons (longueur d'onde de De Broglie), soit quelques dizaines de nanomètres dans un semi-conducteur. Ce confinement donne aux boîtes quantiques des propriétés proches de celles d'un atome, raison pour laquelle les boites quantiques sont parfois qualifiées d' « atomes artificiels ».
La découverte des boîtes quantiques remonte aux années 1980, identifiées pour la première fois dans une matrice vitreuse (glass matrix) par et dans une solution colloïdale par . Le terme « point quantique » correspond au anglais forgé par Mark Reed.
Les points quantiques peuvent être créés par plusieurs techniques telles que la synthèse colloïdale ou en utilisant des structures lithographiques . Un autre type de points quantiques est celui des points quantiques épitaxiaux créés, par exemple, par la technique de Stransky-Krastanov. L’idée consiste à faire croître une hétérostructure à partir de deux matériaux semi-conducteurs de largeurs de bande interdite différentes et présentant une légère différence de paramètre de maille.
Des atomes du même élément chimique, l'indium est un bon candidat, sont assemblés de façon à former un . Ce dernier est composé de cinq couches successives : semi-conducteur, couche isolante, atomes d'indium, couche céramique et coiffe métallique. Par la suite, un électron surnuméraire, piégé dans la structure, amène les atomes d'indium (s'ils sont peu nombreux) à former un . Si des électrons surnuméraires sont piégés, des orbitales apparaissent. Dès lors, ce point quantique est
Les chercheurs ont étudié leur application dans les transistors, l'amélioration des cellules de panneaux photovoltaïques, l'émission de différentes longueurs d'onde dans les LED (« Diodes électroluminescentes quantiques » ou QD-LED) ou encore dans les faisceaux diodes en plus de leurs qualités dans l'imagerie médicale et le repérage de cellules cancéreuses.
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