Un puț cuantic este folosit pentru a limita electronii la niveluri de energie specifice. Puțurile cuantice constau dintr-un semiconductor extrem de subțire cu o bandă interzisă mică, care se sprijină între material cu o bandă interzisă mai mare. Sunt extrem de mici, de obicei între 1 și 20 de nanometri. Ele sunt cel mai adesea utilizate în diodele laser și imagistica în infraroșu.
Acest bine folosește proprietățile comportamentului electronilor și benzile interzise pentru a funcționa. Gapurile de bandă sunt zone din orbitalul unui electron între starea fundamentală, unde electronii se odihnesc în mod normal, și banda de conducție, la care se deplasează electronii orbitalii de energie mai mare atunci când sunt excitați. Golurile sunt bariere între benzile stării fundamentale și benzile de conducție, care împiedică electronii să atingă banda de conducție fără a câștiga mai multă energie decât au în stările lor fundamentale. Cu cât intervalul de bandă este mai mare, cu atât este necesară mai multă energie pentru ca electronii să sară acest interval și să ajungă la banda de conducție.
Odată ce electronul ajunge la banda de conducție, își eliberează excesul de energie și cade înapoi în starea sa fundamentală. Prin plasarea unui semiconductor microscopic subțire între material cu benzi interzise prea mari pentru ca electronii să sară ușor, oamenii de știință pot forța electronii să rămână în zona bidimensională a semiconductorului subțire. Prinderea electronilor în acest mod permite manipularea specifică a energiei.
Deoarece electronii se pot mișca doar în două direcții, ei pot produce doar tipul de energie pe care o dorește omul de știință sau producătorul. Această energie este, de asemenea, concentrată într-un flux extrem de îngust. Datorită acestui focus, puțurile cuantice creează lasere precise pentru dispozitivele optice. Un exemplu binecunoscut de puț cuantic este în laserele de citire din playerele de disc compact (CD).
Fântânile cuantice sunt denumite „puțuri” nu numai datorită comportamentului lor de a capta electronii așa cum ar prinde apa o fântână, ci și datorită aspectului lor atunci când sunt reprezentate grafic. Atunci când puțurile cuantice sunt ilustrate pe graficele energie vs. poziție, ele arată ca văi adânci sau puțuri, adesea sub formă dreptunghiulară. O fântână cuantică este un tip de puț cu potențial, ceea ce înseamnă că există un potențial ca o cantitate minimă, fixă, de energie să fie produsă.
Crescut, mai degrabă decât creat, o fântână cuantică este de obicei făcută din material precum arseniura de galiu înconjurat de arseniura de aluminiu. Puțurile sunt crescute, cel mai adesea, printr-un proces numit epitaxie cu fascicul molecular, care utilizează o celulă de efuziune pentru a trage molecule ale substanței într-o substanță de bază. Această metodă creează un singur strat atomic al materialului puțului cu fiecare ardere a celulei.