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什么是量子隧穿效应?量子隧穿效应是一种在量子力学中存在的现象,即粒子能够穿过在经典物理学中被认为是不可能穿越的势垒或势峰。
在经典物理学中,如果一个粒子没有足够的能量,它就无法通过势垒或势峰。但在量子力学中,粒子存在波粒二象性,因此它们可以表现出奇异的行为,比如说,粒子可以以概率方式出现在被经典物理学认为不可能到达的区域。
这个现象的原因在于波函数的性质。根据波函数的描述,一个粒子并不是像经典物理学中那样存在于一个确定的位置和动量上,而是存在于一个波函数表示的概率分布上。当一个粒子遇到一个势垒或势峰时,它的波函数会发生变化,这个变化会让一部分波函数穿越势垒或势峰,而另一部分则会被反射回去。
虽然量子隧穿效应在日常生活中并不常见,但它在很多领域中都有重要应用,比如在半导体器件和核聚变反应中。
量子隧穿效应就是一种量子特性,是电子等微观粒子能够穿过它们本来无法通过的"墙壁"的现象。又称隧穿效应,势垒贯穿。
指的是,像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为,尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。在经典力学里,这是不可能发生的,但使用量子力学理论却可以给出合理解释。
量子穿隧效应或量子隧道效应(Quantum tunnelling effect)为一种量子特性,是如电子等微观粒子能够穿过它们本来无法通过的“墙壁”的现象。这是因为根据量子力学,微观粒子具有波的性质,而有不为零的机率穿过势障壁。
隧道效应的例子
α衰变就是因为α粒子摆脱了本来不可能摆脱的强力的束缚而“逃出”原子核。 扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope)是量子穿隧效应的主要应用之一。扫描隧道显微镜可以克服普通光学显微镜像差(aberration)的限制,通过穿遂电子扫描物体表面,从而辨别大大小于光波长的物体。
宏观物体的隧道效应
理论上,宏观物体也能发生隧道效应。人也有可能穿过墙壁,但要求组成这个人的所有微观粒子都同时穿过墙壁,其实际上几乎是零,以至于人类历史以来还没有成功的纪录。
什么是隧穿结?隧穿结是半导体器件中的重要组成部分,所有的量子隧穿都有一个基本原则,那就是隧穿几率随着势垒宽度和势鱼厚度的降低呈指数增长。所有的隧穿晶体管都是利用栅压控制降低隧穿势全的宽度或厚度来工作的。隧穿几率方程中没有温度项意味着以隧穿为基础的器件的亚阈值斜率不受载流子热分布控制。
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