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量子隧穿效应-量子力学中的概念

量子隧穿效应

《量子隧穿效应》,此词条收录于01/27,仅供参考

      量子隧穿效应是量子世界特有的一种现象,它可以使量子粒子有一定的概率穿过障碍物。即使从传统意义上来说,这个粒子没有足够的能量来跨越障碍,量子隧穿效应仍来源于量子的波粒二象性以及对应的概率幅解释。由于波粒二象性的存在,使得微观粒子的运动应当用波函数(在某一时刻粒子出现在某个位置上的概率幅)来描述。如果出现障碍物,波函数会削弱,但一般不会完全消失。因此在障碍物的另一边,会存在很小的、有限的概率,即这个物体有很小的概率出现在障碍物的另一边,这种现象称为量子隧穿效应。

      量子隧穿效应是美国物理学家卡莫夫(G.Gamow)在研究阿尔法(a)衰变理论时提出的。

      在量子阱结构中,隧穿与势垒有着密切联系,对于一个异质结而言,如果第一种材料中的电子能量低于第二种材料中的电子能量,那么,第二种材料就成为阻挡电子运动的势垒。但是,当势垒层较薄时,电子的量子力学波动性开始起作用,它会以隧道方式通过这个势垒而构成隧道电流,这就是量子隧穿效应。在量子点结构中也存在明显的量子隧穿效应,由于强烈的三维量子封闭作用,使得电子能级的值在各个方向上都是量子化的,且每个能级上都可以积累一定数目的电子。

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