什麼是單電子遂穿現象

2021-03-11 01:14:36 字數 3814 閱讀 3712

1樓:匿名使用者

微觀的量子不確定性效應使電子可以在某一刻獲得極大的能量,從而越過能量勢壘,進行電子遂穿

2樓:智慧機器人

單電子遂穿抄現象即單電子隧道效應(singleelectrontunnelingeffect) 一個包含極少量電子,具有極小電容值的粒子稱為庫侖島,其能量由電勢能及電子間互作用庫侖能組成,可表示為e=-qvg q2/2c。當庫侖島上增加或減少一個電子時,其能量增加e2/c。單個電子進入或離開庫侖島需要e2/c的啟用能。

在極低溫和小偏壓下,導體內的電子不具備e2/c的能量,故電子不能穿越庫侖島,此現象稱為庫侖阻塞。通過給庫侖島加柵壓可以改變其電勢能及總能量,在某個特定的柵壓下,庫侖島總電荷q=ne和q=(n 1)e的最小能量是簡併的,即態密度間隙消失。此時,即發生單個電子隧穿庫侖島的現象,稱為單電子隧穿效應。

3樓:匿名使用者

電子在能量小於勢壘時仍能貫穿勢壘的現象,稱為隧穿現象。好比一回個人沒有足夠的力氣答到達山頂,他仍然能夠翻過山出現在山的另一側。

在微觀世界裡,要用概率來描述,我們只能說電子在空間某處出現的概率是多少。單電子在空間各處都是有存在的概率的,只是在不同的地方概率不同。只要是勢壘不是無限高,那麼電子總是會有一定的概率出現在勢壘的另一側,只是出現的概率要比沒有勢壘時低得多。

量子力學書裡讓人算過一輛停在車庫內的車穿過牆壁到達房內的概率呢!這個概率也是存在的,不過太小了,以至於不可能在現實生活中出現。

如果從不確定性原理來考慮的話,有這樣的式子:能量的不確定性乘以時間的不確定性大於等於普朗克常量/4。因此只要時間確定性很高的話,物體的能量就可以有很大的不確定度,也就是說能量可以達到很高或者很低的值,所以不管原來電子的能量是否高過勢壘,它都有一定機率傳過去。

4樓:匿名使用者

由薛定諤方程的非無窮勢壘解描述的一種現象,電子有可能穿過勢能大於其本身的勢壘,你要想具體的瞭解。高等教育出版社出的原子物理110頁寫的很明確。

5樓:匿名使用者

高能電子,以巨大的動能貫穿外接電場形成的勢磊

也叫勢磊貫穿,量子力學 中有具體闡述

奈米材料四大效應

6樓:___耐撕

奈米材料有五大效應: 體積效應;表面效應;量子尺寸;量子隧道;介電限域。

奈米材料是指在三維空間中至少有一維處於奈米尺寸(0.1-100 nm)或由它們作為基本單元構成的材料,這大約相當於10~100個原子緊密排列在一起的尺度。

奈米金屬材料是20世紀80年代中期研製成功的,後來相繼問世的有奈米半導體薄膜、奈米陶瓷、奈米瓷性材料和奈米生物醫學材料等。

7樓:匿名使用者

奈米材料與同質塊體材料性質上有很大的差異,引

起這種差異的原因可能是多方面的,甚至有些原因至今尚不清楚,但目前學術界普遍認為,奈米材料特殊的物理化學性質與下述幾方面效應有著密切聯絡[3,4]。

表面效應:當顆粒的直徑減小到奈米尺度範圍時,隨著粒徑減小,比表面積和表面原子數迅速增加。

量子尺寸效應:當金屬或半導體從三維減小至零維時,載流子在各個方向上均受限,隨著粒子尺寸下降到接近或小於某一值(激子玻爾半徑)時,費米能級附近的電子能級由準連續能級變為分立能級的現象稱為量子尺寸效應。金屬或半導體奈米微粒的電子態由體相材料的連續能帶過渡到分立結構的能級,表現在光學吸收譜上從沒有結構的寬吸收過渡到具有結構的特徵吸收。

量子尺寸效應帶來的能級改變、能隙變寬,使微粒的發射能量增加,光學吸收向短波長方向移動(藍移),直觀上表現為樣品顏色的變化,如cds微粒由黃色逐漸變為淺黃色,金的微粒失去金屬光澤而變為黑色等。同時,奈米微粒也由於能級改變而產生大的光學三階非線性響應,還原及氧化能力增強,從而具有更優異的光電催化活性[5,6]。

小尺寸效應[7]:當物質的體積減小時,將會出現兩種情形:一種是物質本身的性質不發生變化,而只有那些與體積密切相關的性質發生變化,如半導體電子自由程變小,磁體的磁區變小等;另一種是物質本身的性質也發生了變化,當奈米材料的尺寸與傳導電子的德布羅意波長相當或更小時,週期性的邊界條件將被破壞,材料的磁性、內壓、光吸收、熱阻、化學活性、催化活性及熔點等與普通晶粒相比都有很大的變化,這就是奈米材料的體積效應,亦即小尺寸效應。

這種特異效應為奈米材料的應用開拓了廣闊的新領域,例如,隨著奈米材料粒徑的變小,其熔點不斷降低,燒結溫度也顯著下降,從而為粉末冶金工業提供了新工藝;利用等離子共振頻移隨晶粒尺寸變化的性質,可通過改變晶粒尺寸來控制吸收邊的位移,從而製造出具有一定頻寬的微波吸收奈米材料。

巨集觀量子隧道效應:微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。近年來,人們發現一些巨集觀量,例如:

微粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等也具有隧道效應,它們可以穿越巨集觀系統中的勢壘併產生變化,稱為巨集觀量子隧道效應[8].利用這個概念可以定性解釋超細鎳粉在低溫下繼續保持超順磁性。awachalsom等人採用掃描隧道顯微鏡技術控制磁性粒子的沉澱,並研究低溫條件下微粒磁化率對頻率的依賴性,證實了低溫下確實存在磁的巨集觀量子隧道效應[9]巨集觀量子隧道效應的研究對基礎研究和實際應用都有重要的意義。它限定了磁帶、磁碟進行資訊儲存的時間極限。

巨集觀量子隧道效應與量子尺寸效應,是未來微電子器件的基礎,或者說確立了現有微電子器件進一步微型化的極限。

庫侖堵塞與量子隧穿[10,11] :當體系的尺度進入到奈米級(一般金屬粒子為幾個奈米,半導體粒子為幾十奈米),體系是電荷「量子化」的,即充電和放電過程是不連續的,充入一個電子所需的能量ec為e2/2c,e為一個電子的電荷,c為小體系的電容,體系越小,c越小,能量ec越大。我們把這個能量稱為庫侖堵塞能。

換句話說,庫侖堵塞能是前一個電子對後一個電子的庫侖排斥能,這就導致了對一個小體系的充放電過程,電子不能集體傳輸,而是一個一個單電子的傳輸。通常把小體系中這種單電子輸執行為稱為庫侖堵塞效應。如果兩個量子點通過一個「結」連線起來,一個量子點上的單個電子穿過能壘到另一個量子點上的行為稱作量子隧穿。

利用庫侖堵塞和量子隧穿效應可以設計下一代的奈米結構器件,如單電子電晶體和量子開關等。以上幾種效應都是奈米微粒和奈米固體的基本特性,它使奈米微粒和奈米固體呈現出許多奇特的物理和化學性質[2,12] ,出現一些不同於其它大塊材料的反常現象。這使奈米材料具有了傳統材料所沒有的優異效能和巨大的應用前景,成為材料科學中的一大亮點。

介電限域效應:當奈米微粒分散在異質介質中,將導致體系介電增強,從而引起微粒的介電性質與光學特性發生變化,這就是介電限域效應。一般情況下,奈米材料被分散在一種介電常數較低的基質當中,當介質的介電常數比奈米微粒小的多時,介電限域效應將起很重要的作用,它將使電子、空穴庫侖作用增大,從而使激子束縛能進一步增大,最終引起吸收光譜和熒光光譜的紅移[13]。

奈米材料所具有的上述一些特殊效應,使奈米顆粒和奈米固體呈現許多特異的物理、化學性質,出現一些「反常現象」。例如金屬為導體,但奈米金屬微粒在低溫時由於量子尺寸效應呈現電絕緣性;一般pbtio3,batio3和srtio3等是典型的鐵電體,但當其尺寸進入奈米數量級時就會變成順電體;鐵磁性的物質進入奈米級(~5nm),由於由多疇變成單疇,產生極強的順磁效應;當粒徑為十幾奈米的氮化矽微粒組成奈米陶瓷時,已不具有典型共價鍵特徵,介面鍵結構出現部分極化,在交流電下電阻很小;化學惰性的金屬鉑製成奈米微粒(鉑黑)後卻成為活性極好的催化劑。眾所周知,金屬由於光反射呈現各種美麗的特徵顏色,而奈米金屬顆粒光反射能力顯著下降,通常可低於1%,因而呈現黑色,這是由於小尺寸和表面效應使奈米微粒對光的吸收能力增強;顆粒為6nm的奈米fe晶體的斷裂強度比多晶fe提高12倍;奈米cu晶體的自擴散是傳統晶體的1016至1019倍,是晶界擴散的103倍;奈米金屬cu的比熱是傳統cu的兩倍;奈米固體pd熱膨脹提高一倍;奈米ag晶體作為稀釋致冷機的熱交換器效率較傳統材料有很大提高;奈米磁性金屬的磁化率是普通金屬的20倍,而飽和磁矩是普通金屬的1/2。

由於奈米微粒所具有的常規材料所不具備的特性,使得奈米微粒在磁性材料、電子材料、光學材料、高緻密度材料的燒結、催化、感測、陶瓷增韌等方面有廣闊的應用前景

什么是單電子鍵,什麼是單電子鍵

單鍵,比如c c,c o,c h,cl cl 等,都是共用電子對而成鍵,由於共用的是一對電子,可認為成鍵的是兩個 電子 雙鍵,比如c c,c o 等,一般是由一個 鍵和一個 鍵構成,成鍵電子為一對 電子和一對 電子 三鍵,比如炔烴三鍵,是由1個 鍵和2個 鍵構成,成鍵電子為一對 電子和兩對 電子 應...

下列說法正確的是A電子的衍射現象說明實物粒子具有

a 電子的衍射現copy象說明實物粒子具有波動性,電子是實物粒子,故a正確 b 光的波長越小,頻率越大,則光子的能量越大,故b錯誤 c 原子核內部某個中子轉變為質子時,放出 射線,故c錯誤 d 在 這三種射線中,射線的穿透能力最強,射線的電離能力最強,故d正確 e 光電效應實驗中,根據eu0 h 0...

我是今年單招聯考學電子資訊類的學生請問單招電子資訊類職業適應

學校的單招試題目前都沒有透露,一般單招考試都是高中水平的難度,網上也能找到不少模擬題的。目前全國單招大多數學校都是單獨出題的,部分學校採用聯考形式,並沒有區分出單個學校或者專業來考試。單招職業適應性測試是面試還是筆試 測試內容分職業意識 職業潛質和職業技術素養三個方面。職業適應性測試採用筆試和麵試相...