Az elmélet az alagút hatás
1. Az elmélet az alagút hatás
Alagút hatás - kvantum jelenség penetráció a mikro-részecskék egyik klasszikusan hozzáférhető régió a mozgás egy másik, a, nem osztozik az első potenciálgát (1.1 ábra). [2]. Ha figyelembe vesszük a mikro-objektum, például egy elektron potenciális is, ellentétben a klasszikus mechanika, van egy véges valószínűsége, hogy az objektum a tiltott régióban a tér, ahol a teljes energia kisebb, mint a potenciális energia ezen a ponton. [3] A valószínűsége, hogy egy részecske bármely pontján tér négyzetével arányos a hullámfüggvény Y. Amikor közeledik a potenciális akadályt részecske átmegy csak bizonyos valószínűséggel, de bizonyos valószínűséggel hatással. tunneling együttható (átjáró, szivárgás) a barrier részecskék D:
D = E (2A / Z) (2m (U0-E)) ½ (1)
ahol egy - szélessége az akadály, U0 - gát magassága.
A fő jellemzője (1) az, hogy egy nagyon kis mennyiségű z (Planck-állandó) áll a nevező az exponens, miáltal a tunneling a gáton át együttható klasszikus nagy tömegű részecskék nagyon kicsi. [4] Minél kisebb a részecske tömege, annál nagyobb a valószínűsége,-yatnost alagút hatás. Ily módon, amikor az akadály magassága 2 eV és a szélesség 10 # 8209; 8 cm valószínűsége áthaladó gáton egy elektron energiájú 1 eV 0.78, és a proton az azonos energiát csak 3,6 × 10-19. Ha veszünk egy makroszkopikus testet - a golyó súlya 1 g, mozgó egy vízszintes felületre egy nagyon alacsony sebességű (kinetikus energia közel nulla), akkor a valószínűsége azok leküzdését előtti elzáródása - borotvapenge vastagsága 0,1 mm-beszélő felett jelen a vízszintes felületeket -styu 0,1 mm, egyenlő 10-26.
A járat a részecske keresztül potenciálgát és lehet magyarázni a kapcsolatban-stey végtelenségig. A bizonytalanság a pulzus intervallum D p D x megegyezik a szélessége egy rúd-EPA: Dp> ¼ / a. Nye társított terjedt el a kinetikus energia a impulzus értékek (Dp) 2 / 2M0 elegendő lehet-sához a teljes energia a részecskék nagyobb volt potenciát-rendes. [2].
3.Tunnelny hatás fizika
3.1. Tunneling az elektronok szilárd
1922-ben kiderült, a jelenség a hideg elektron emisszió nemesfémmel .pod befolyása erős külső elektromos mező azt. Ez azonnal tegye a fizikusok a holtpontról. Graph elektron potenciális energia ebben az esetben látható (ris.3.1.1.) Balra negatív-nek az értékek az x koordináta - a fém régió, amelyben elektronok mozogni szinte szabadon. Itt a potenciális energia tekinthető állandó távon. Fém határoló fal van egy potenciális-ka, amely nem teszi lehetővé az elektron hagyja el a fém; Azt mo-Jette ezt csak megszerző további energiát egyenlő a kimeneti AO. Alacsony hőmérsékleten, így energiát kaphatnak csak töredéke az elektronokat.
Ha teszünk a fémlemez negatív con-hűtővel, körülzárva egy kellően erős elektronszívó egy szigetelő mező, az elektron potenciális energia miatt negatív töltése kívülről a fém csökkenni kezd. Klasszikus részecske, ez még mindig nem hatolnak egy potenciális akadályt kvantumforrás is jól alagúton.
Közvetlenül azután, hogy az Advent a kvantummechanika és a Fowler Nordheim mezőemissziós jelenség azzal magyarázható, az alagút-effektus az elektronok. Az elektronok belsejében a fém van különböző energiák de ugyanaz hőmérsékleten abszolút nulla, mivel a hozzájárulása a Pauli-elv azonban minden kvantum állapotban mo-Jette nem lehet több, mint egy elektron (beleértve a spin). Ezért a betöltött állapotok egyenlő az elektronok száma és az energia a legmagasabb elfoglalt állam EF - Fermi energia közönséges fémek együttes stavlyaet sorrendje több elektron Volt, ugyanaz, mint a kilépési munka.
A legegyszerűbb módja az lenne, hogy alagutat elektronok Ener-Gia EF. csökkenő energia alagút valószínűsége meredeken csökken. Minden kísérleti funkciók, valamint a teljes hatás nagyságrendje tökéletesen ismertetik-ik- a Fowler - Nordheim. Hideg elektron emisszió - az első megjelenése, jól magyarázható ágyazása révén részecskék. [4].
3.2 Quantum tranzisztorok
Opticheskayaanalogiya lehetővé teszi, hogy megjelenítsék a működését a kvantum tranzisztor. A (ábra. 3.2.1) azt mutatja, optikai kétsugaras interferométer, és egy elektronikus áramkör tranzisztor kvantum gyűrű alakú kontúr. A fényáteresztő az interferométer (optikai vagy elektronikus) határozza meg egy egyszerű képlet, és egyértelműen függ a fáziseltérés behatolás mentén két út. A tranzisztor hatás annak köszönhető, hogy elektron hullám fázis változások egyik interferométer karok keresztül a kapu feszültség az elektród E3.Esche egyszerűbb rendszert kvantum tranzisztor kapunk, ha vesszük az elképzelést, a Fabry-Perot interferométer (ábra. 3.2.2). Itt, egy optikai rezonátor által alkotott tükrök M1 és M2, hajtják végre egy tranzisztor segítségével egy vékony vezető szálak - kvantum huzal hosszúsága L, elválasztjuk a elektródák E1 és E2 áttetsző akadályokat elektron hullám. Feltételek maximális átviteli ugyanolyan formában, mint a rezonancia feltétel de Broglie hullámhossza a kvantumforrás L hossz A tranzisztor hatás érhető megváltoztatásával a hullámhossz egy elektron által alkalmazott feszültség az elektród E3. Együtt kvantuminterferenciás tranzisztorok tervezett más típusú tranzisztorok - ballisztikus, a Josephson-effektus, a Coulomb blokád. [29] A tranzisztorok kvantum hatások hullám természete elektronok és a megfelelő alapvető jelenségek a munkájukat. [30]
3.3. Az alagút dióda.
100 A és a kisebb; sokkal kisebb, mint a hagyományos p-n átmenetet. At (ris.3.3.2.a) ábra egy tipikus sztatikus áram-feszültség karakterisztika egy alagút dióda, ami azt mutatja, hogy a jelenlegi, a fordított irányban (potenciális p-régió negatív képest a lehetséges az n-régió) monoton növekszik. Teljes statikus áram a dióda az összege alagútáram zónáról zónára, és a túlzott diffúziós áram (ábra 3.3.2.b). Fermi szint a megengedett sávokat a félvezető, és állandó a félvezető. Fent a Fermi szint minden állam mindkét oldalán az átmenet üresek, és az összes engedélyezett államok mindkét oldalán az átmenet töltött elektronokkal. Ennek hiányában az alkalmazott feszültség az alagút áram folyik. A (ábra 3.3.3) azt mutatja, hogy hogyan alagút elektronokat vegyértékelektronját a vezetési sávban, amikor a fordított feszültség a dióda. Közvetlen tunneling fordul elő, az alsó helyzetben lendület térben a vezetési sáv és a vegyérték sáv egybe kell esniük. Ez a feltétel a poluprvodnikah közvetlen bandgap (pl. Mivel a GaAs és GaSb). Azt is meg lehet végezni félvezetők indirekt bandgap (például Ge) kellően magas alkalmazott feszültségek, így a maximális a vegyérték sáv egy szintben van a közvetett minimális a vezetési sáv. [31] CVC vizsgáltuk különböző hőmérsékleteken a Schottky diódák Al és poli-3-oktiltiodina.