【#第一文档网# 导语】以下是®第一文档网的小编为您整理的《量子隧道效应》，欢迎阅读！
简介 由微观粒子波动性所确定的量子效应。又称势垒贯穿⑴。考虑粒子运动遇到一 个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，粒子是不可能越过势垒的：按照量子力学 可以解出除了在势垒处的反射外,还有透过势垒的业遨，这表明在势垒的另一边， 粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。理论计算表明，对于能量为几电子伏的电子， 方势垒的能量也是几电子伏，当势垒宽度为1埃吋，粒子的透射概率达零点几； 而当势垒宽度为10时，粒子透射概率减小到10-10 ,己微乎其微。可见隧道效应 是一种微观世界的量子效应,对于宏观现彖，实际上不可能发生。 隧道效应 在势垒i边平动的粒子，当动能小于势垒高度吋，按经典力学，粒子是不可能穿过 势垒的。对于微观粒了,量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒，实际也正是 如此，这种现象称为隧道效应。对于谐振子，按经典力学，由核间距所决定的位能 决不可能超过总能量。进了力学却证明这种核间距仍有一定的概率存在,此现象也 是一种隧道效应。 隧道效应是理解许多自然现彖的基础。 隧道效应 概述 在两层金展导体Z间夹一薄绝缘层，就构成一个电子的隧道结。实验发现电子 可以通过隧道结，即电子可以穿过绝缘层，这便是隧道效应。使电子从金属中逸出 需要逸出功，这说明金属中电子势能比空气或绝缘层中低.于是电子隧道结对电子 的作用可用一个势垒来表示，为了简化运算，把势垒简化成一个--维方势垒。 所谓隧道效应,是指在两片金属间夹有极薄的绝缘层（厚度大约为 （10-6mm）,如氧化薄膜），当两端施加势能形成势垒V时，导体中有动能E的 部分微粒子在E的条件下，可以从绝缘层一侧通过势垒V而达到另一侧的物理 现彖。
产生隧道效应的原因是电子的波动性。按照量子力学原理,在低速情况下，具 有能量（动能）E的电子的波长
h
隧道效应
入二 ...........
^2mE
(其中，h—普朗克常数;m——电子质量；E—电子的动能),在势垒V 前：若E>V,它进入势垒V区时，将波长改变为
h
入二 .............
V2m (E-V)
若E吋，虽不能形成有一定波长的波动，但电子仍能进入V区的-定深度。 当该势垒区很窄时，即使是动能E小于势垒V,也会有一部分电子穿透V区而自身 动能E不变。换言Z,在E时，电子入射势垒就一定有軽电子波存在，但也 有透射波存在。 ‘仁【原理
经典物理学认为,物体越过势垒，有一阈值能量；粒子能量小于此能量则不能 越过，大于
隧道效应
此能量则可以越过。例如骑自行车过小坡,先用力骑，如果坡很低，不蹬自行车也 能靠惯性过去。如果坡很高，不蹬自行车，车到一半就停住，然后退回去。
量子力学则认为，即使粒子能量小于阈值能量，很多粒子冲向势垒，一部分粒 子反弹，还会有一些粒子能过去，好像有一个隧道，故名隧道效应(quantum tunneling)。可见，広观上的确定性在微观上往往就具有不确定性。虽然在通常的 情况下，隧道效应并不影响经典的宏观效应，因为隧穿几率极小，但在某些特定的 条件下宏观的隧道效应也会出现。
Us发现者
1957年，受雇于索尼公司的江崎玲於奈(Leo Esaki, 1940〜)在改良高频显 体管2T7
的过程中发现，当增加笠两端的电压时电流反而减少，江崎玲於奈将 这种反常的负电阻现
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2023-03-10
