Chinese onderzoekers, rapporteren in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde, gepubliceerd door het American Institute of Physics, hebben een nieuwe doorbraak beschreven in het begrijpen van de manier waarop elektronen rond kwantumstippen reizen. Dit zou kunnen leiden tot veelbelovende nieuwe fabricagemethoden van nieuwe kwantumapparaten.

Guodong Li en collega's van het National Center for Nanoscience and Technology in Beijing voerden een experiment uit met behulp van zelf-geassembleerde kwantumstippen en een tweedimensionaal elektronengas, en pas de gegevens vervolgens aan een model aan om het type verstrooiing te achterhalen.

Veel recent werk heeft de interne structuur van elektronentoestanden van deze 10 nm-schaal kwantumstippen onderzocht, die klein zijn, zeer efficiënte energieabsorbers die energie kunnen vrijgeven op aangepaste frequenties, afhankelijk van hun grootte. Zelf-geassembleerde kwantumdots zijn veelbelovend voor goedkope fabricage van allerlei nieuwe toepassingen zoals lasers, detectoren, en optische gegevensopslag, evenals in nanotechnologisch onderzoek. Wat mist er, zegt het team, is een begrip van de verstrooiingseffecten van de elektronen. Het optimaliseren van verstrooiing kan nuttig zijn als een manier om elektronen efficiënt te transporteren en daardoor de prestaties van op kwantumdots gebaseerde apparaten te maximaliseren.

Om deze effecten te bestuderen, de onderzoekers plaatsten een AlGaAs/GaAs tweedimensionaal elektronengas (2DEG) in de buurt van ingebedde GaSb/GaAs type-II quantum dots bij een temperatuur van 4,2 K.

"De type-II GaSb-kwantumdots beperken alleen de gaten en niet de elektronen, " zegt co-auteur Chao Jiang, "zodat ze vrij zijn om te communiceren met de 2DEG."

Metingen bij verschillende spanningen in het gekoppelde systeem toonden aan dat het verstrooiingsmechanisme kort bereik is, een idee geverifieerd door een eenvoudig model met een constant verstrooiingspotentieel.

"Voor de eerste keer, we hebben verduidelijkt dat het mechanisme van elektronenverstrooiing in dit type kwantumpuntsysteem van korte afstand is, ", zegt Chao. "Het resultaat is vooral belangrijk voor het toekomstige ontwerp van zeer efficiënte op kwantumdots gebaseerde apparaten."