加拿大物理學(xué)家已經(jīng)研發(fā)新的方法，可以不用制作電極就能觀察量子結(jié)構(gòu)(quantum structure)中的單電子(single electron)行為。這種名為靜電力頻譜學(xué)(electrostatic force spectroscopy)的方法，主要是利用原子力顯微鏡(AFM)外加靜電頻譜做分析，其橫向分辨率可達(dá)50 nm。 量子結(jié)構(gòu)是指利用半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)特性將電子限制在一、二或三維空間內(nèi)，其中電子在三個(gè)維度皆受局限的系統(tǒng)即所謂的量子點(diǎn)(quantum dot)。量子結(jié)構(gòu)除了在基礎(chǔ)研究上相當(dāng)重要，在半導(dǎo)體激光器、資料儲(chǔ)存及量子計(jì)算機(jī)上也具有廣泛的應(yīng)用。原子力顯微鏡則是利用測(cè)量微小針尖與樣品間作用力造成懸臂震蕩行為的改變，來取得表面形貌的一種顯微技術(shù)。AFM曾被用來研究單電子行為，但由于必須在待測(cè)系統(tǒng)上加上電極，對(duì)于納米級(jí)結(jié)構(gòu)而言困難度極高。 最近，加拿大麥吉爾大學(xué)(McGill University)及加拿大國(guó)家研究委員會(huì)的Peter Grutter等人利用探針與量子點(diǎn)尖存在的靜電交互作用，發(fā)展出一種新技術(shù)。他們以自組方式在10 nm InGaAs/20nm InP的表面生長(zhǎng)砷化銦量子點(diǎn)，其中InGaAs扮演著局限二維電子氣(2D electron gas)的量子阱(quantum well)，相當(dāng)于系統(tǒng)的背向電極。 實(shí)驗(yàn)必須在4.5K的低溫下進(jìn)行。Grutter等人將AFM探針放在距離量子點(diǎn)5到20 nm之處，測(cè)量懸臂共振頻率如何隨探針與背向電極間的偏壓增加而改變，結(jié)果在靜電力頻譜上觀察到單電子在量子點(diǎn)與量子阱間穿隧(tunneling)所造成的明顯突然變化。Grutter將此系統(tǒng)比喻成電容：量子點(diǎn)與AFM探針分別是電容的兩極，改變電容的充電狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致電容兩極間的庫(kù)侖交互作用力的改變，這將會(huì)反映在探針懸臂的共振頻率上，因而可以被觀察到。