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)，其中電子在三個維度皆受局限的系統(tǒng)即所謂的量子點(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、資料儲存及量子計算機(jī)上也具有廣泛的應(yīng)用。原子力顯微鏡則是利用測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，但由于必須在待測系統(tǒng)上加上電極，對于納米級結(jié)構(gòu)而言困難度極高。 最近，加拿大麥吉爾大學(xué)(McGill University)及加拿大國家研究委員會的Peter Grutter等人利用探針與量子點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的表面生長砷化銦量子點，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。 實驗必須在4.5K的低溫下進(jìn)行。Grutter等人將AFM探針放在距離量子點5到20 nm之處，測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：量子點與AFM探針分別是電容的兩極，改變電容的充電狀態(tài)會導(dǎo)致電容兩極間的庫侖交互作用力的改變，這將會反映在探針懸臂的共振頻率上，因而可以被觀察到。