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隧道效應
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項
量子物理現象
隧道效應由微觀(guān)粒子波動(dòng)性所確定的量子效應。又稱(chēng)勢壘貫穿?？紤]粒子運動(dòng)遇到一個(gè)高于粒子能量的勢壘，按照經(jīng)典力學(xué)，粒子是不可能越過(guò)勢壘的；按照量子力學(xué)可以解出除了在勢壘處的反射外，還有透過(guò)勢壘的波函數，這表明在勢壘的另一邊，粒子具有一定的概率，粒子貫穿勢壘。
約瑟夫森效應屬于遂穿效應，但有別于一般的隧道效應，它是庫伯電子對通過(guò)由超導體間通過(guò)弱連接形成約瑟夫森結的超流效應。
概念介紹
隧道效應
隧道效應
所謂隧道效應，是指在兩片金屬間夾有極薄的絕緣層（厚度大約為1nm（10-6mm），如氧化薄膜），當兩端施加勢能形成勢壘V時(shí)，導體中有動(dòng)能E的部分微粒子在E＜V的條件下，可以從絕緣層一側通過(guò)勢壘V而達到另一側的物理現象。產(chǎn)生隧道效應的原因是電子的波動(dòng)性。按照量子力學(xué)原理，有能量（動(dòng)能）E的電子波長(cháng)=（其中，——普朗克常數；——電子質(zhì)量；E——電子的動(dòng)能），在勢壘V前：若E＞V，它進(jìn)入勢壘V區時(shí)，將波長(cháng)改變?yōu)棣恕?；若E＜V時(shí)，雖不能形成有一定波長(cháng)的波動(dòng)，但電子仍能進(jìn)入V區的一定深度。當該勢壘區很窄時(shí)，即使是動(dòng)能E小于勢壘V，也會(huì )有一部分電子穿透V區而自身動(dòng)能E不變。換言之，在E＜V時(shí)，電子入射勢壘就一定有反射電子波存在，但也有透射波存在。
效應原理
隧道效應
發(fā)現者簡(jiǎn)介
隧道效應
主要用途
隧道效應本質(zhì)上是量子躍遷，電子迅速穿越勢壘。隧道效應有很多用途。如制成分辨力為0.1nm（1A）量級的掃描隧道顯微鏡，可以觀(guān)察到Si的（111）面上的大元胞。但它適用于半導體樣品的觀(guān)察，不適于絕緣體樣品的觀(guān)測。在掃描隧道顯微鏡（STM）的啟發(fā)下，1986年開(kāi)發(fā)了原子力顯微鏡（AFM），其工作原理如圖5所示。利用金剛石針尖制成以SiO2膜或Si3N4膜懸臂梁（其橫向截面尺寸為100μm×1μm，彈性系數為0.1～1N/m），梁上有激光鏡面反射鏡。當針尖金剛石的原子與樣品的表面原子間距離足夠小時(shí)，原子間的相互作用力使懸臂梁在垂直表面方向上產(chǎn)生位移偏轉，使入射激光的反射光束發(fā)生偏轉，被光電位移傳感器靈敏地探測出來(lái)。原子力顯微鏡對導體和絕緣體樣品都適用，且其分辨力達到0.01mm（0.1A），可以測出原子間的微作用力，實(shí)現原子級表面觀(guān)測。根據光隧道效應原理，利用光纖探測頭、壓電陶瓷、光電倍增管、掃描控制跟蹤系統和微機，可以構成光隧道顯微鏡。它可以探測樣品的表面形貌。在經(jīng)典物理中，光在光纖內部全反射，在量子物理中，激光可以從一根光纖內通過(guò)隧道效應進(jìn)入相距很近的另一個(gè)光纖內部，分光器就是利用量子隧道效應而制成的。放
隧道二極管
隧道效應
隧道巨磁電阻效應
隧道效應
隧道效應
宏觀(guān)量子
隧道效應
電子具有粒子性又具有波動(dòng)性，因此存在隧道效應。近年來(lái)，人們發(fā)現一些宏觀(guān)物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱(chēng)之為宏觀(guān)的量子隧道效應。量子尺寸效應、宏觀(guān)量子隧道效應將會(huì )是未來(lái)微電子、光電子器件的基礎，或者它確立了現存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限，當微電子器件進(jìn)一步微型化時(shí)必須要考慮上述的量子效應。例如，在制造半導體集成電路時(shí)，當電路的尺寸接近電子波長(cháng)時(shí)，電子就通過(guò)隧道效應而溢出器件，使器件無(wú)法正常工作，經(jīng)典電路的極限尺寸大概在0．25微米。目前研制的量子共振隧穿晶體管就是利用量子效應制成的新一代器件。
隧道視野效應
隧道效應
美國人付了錢(qián)就準備離開(kāi)，那位收了錢(qián)的柿農卻一把拉住他們說(shuō)："你們怎么不把買(mǎi)的柿子帶走呢？"美國人說(shuō)不好帶，也不需要帶，他們買(mǎi)這些柿子的目的已經(jīng)達到了，這些柿子還是請他自己留著(zhù)。"天底下哪有這樣便宜的事情呢？"那位柿農心里想?？粗?zhù)美國人遠去的背影，柿農搖搖頭感嘆道："沒(méi)想到世界上還有這樣的傻瓜！"那位柿農不知道，他的1000個(gè)柿子雖然原地沒(méi)動(dòng)地就賣(mài)了20美元，但那幾位美國人拍的他們采摘和貯存柿子的記錄片，拿到美國去卻可以賣(mài)更多更多的錢(qián)。他也不知道，在那幾個(gè)美國人眼里，他的那些柿子并不值錢(qián)，值錢(qián)的是他們的那種獨特有趣的采摘、貯存柿子的生產(chǎn)生活方式。柿農的蠅頭小利比起那幾個(gè)美國人的利益來(lái)說(shuō)實(shí)在不算什么。在企業(yè)的投資構成中，人們的決策者是像文中的柿農一樣只看到眼前的比較直接的"小利益"還是能把眼光放長(cháng)遠一些，發(fā)現更大，但可能比較隱蔽的"大利益"呢？
半導體
隧道效應
隧道效應
江崎玲於奈的發(fā)明開(kāi)創(chuàng )了研究固體中隧道效應的新階段。因此，他和發(fā)現超導體中隧道現象的I.加埃沃、B.D.約瑟夫森一起獲得了1973年諾貝爾物理學(xué)獎。金屬半導體接觸勢壘（肖脫基勢壘）中的隧道現象也很有趣。1932年,A.H.威耳孫、.約飛'"class=link>..約飛和..夫倫克耳企圖用隧道電流來(lái)解釋肖脫基勢壘的整流效應，但發(fā)現所預言的整流方向是錯誤的。不過(guò)，近年來(lái)卻發(fā)現有些高摻雜的肖脫基勢壘在小的前向偏壓下，隧道電流是主要的電流機制。金屬－絕緣體－半導體系統中隧道效應的研究也是有意義的。
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