Kích thước cụa đạo trong linh kieơn đieơn tử nanođ khoạng từ 5 nm đên 100 nm. Đạo có theơ là moơt vùng nhỏ hay lớp mỏng, khác so với vaơt lieơu xung quanh. Các cánh cụa đạo có theơ được xác định baỉng đieơn trường từ các cực nhỏ được phađn bô hợp lý. Thođng thường, đạo được nhúng giữa hai tường hép cụa moơt sô vaơt lieơu oxit cách đieơn hoaịc moơt vùng cách đieơn trong neăn nhaỉm ngaín cạn chuyeơn đoơng cụa đieơn tử vào và ra. Trong đạo, các đieơn tử linh đoơng có xu hướng táo thành moơt đám mađy và được bao quanh bởi moơt vùng nghèo. Đađy là yêu tô chông lái sự thu nhỏ kích thước cụa các linh kieơn bán dăn hieơu ứng lượng tử và đơn đieơn tử. Có hai hieơu ứng cơ hĩc lượng tử chụ yêu đôi với các đieơn tử trong các đạo thang nanođmét.
Thứ nhât, cơ hĩc lượng tử hán chê naíng lượng cụa đieơn tử trong moơt sô hữu hán các mức naíng lượng. Đạo càng nhỏ thì những mức naíng lượng trong giêng
thê cách nhau càng roơng. Trong Hình 1.2, ∆ε bieơu dieên khoạng naíng lượng giữa hai mức trong moơt giêng.
Thứ hai, nêu rào thê đụ mỏng thì những đieơn tử chiêm các mức naíng lượng thâp hơn đoơ cao cụa rào có xác suât đường haăm hữu hán qua rào đeơ vào hoaịc ra khỏi đạo. Moơt đieơn tử với naíng lượng cho trước muôn xuyeđn baỉng đường haăm qua rào, phại toăn tái moơt tráng thái trông có cùng naíng lượng ở phía beđn kia rào.
Hình 1.2:Giêng lượng tử cho moơt điođt đường haăm coơng hưởng (RTD) [2]
Hai hieơu ứng lượng tử neđu tređn có ạnh hưởng mánh tới dòng đieơn tử qua linh kieơn đieơn tử nanođ. Khi thê thieđn áp được đaịt vào đạo thì các đieơn tử linh đoơng trong cực nguoăn có xu hướng chuyeơn đoơng qua rào thê vào vùng đạo tới vùng có
thê thâp hơn trong cực máng. Chư có moơt cách đôi với các đieơn tử đi qua linh kieơn là xuyeđn haăm qua hai rào thê cao xác định đạo.
Vieơc xuyeđn haăm đeơ tới cực máng chư có theơ xuât hieơn khi có moơt mức naíng lượng chưa bị chiêm trong giêng khớp với mức naíng lượng đã bị chiêm trong vùng nguoăn. Trong Hình 1.2, mức naíng lượng ở vùng dăn cụa cực nguoăn là lieđn túc quanh mức Fermi. Naíng lượng cụa đieơn tử tređn đạo bị lượng tử hoá – chúng chư có theơ có các tráng thái hay mức naíng lượng nhât định. Nêu có N đieơn tử tređn đạo thì giá trị naíng lượng boơ sung theđm từ nguoăn có hai thành phaăn: naíng lượng U cụa đieơn thê coơng với naíng lượng kích thích ∆ε. Đôi với điođt đường haăm coơng hưởng (RTD), U thường nhỏ hơn so với ∆ε. Tương tự như vaơy, moơt đieơn tử cũng có theơ xuyeđn qua baỉng đường haăm từ đạo vào cực máng