本文目录导航：
宏观量子隧道效应的波动性
电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。
近年来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。
量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。
例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0．25微米。
目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。
宏观量子隧道效应应用
宏观量子隧道效应在科学研究和实际应用中占据着显著的地位。
起初，它被用来解释在低温下，纳米镍粒子为何能保持超顺磁性。
这一现象揭示了量子行为在微观尺度下的奇特效应。
近年来，科学家们观察到在Fe－Ni薄膜中，畴壁运动的速度在临界温度以下表现出非寻常的特性。
人们发现，量子理想的零点震动在低温下发挥的作用，类似于热运动，能够促使微小颗粒磁化矢量在接近绝对零度时仍能重取向，保持一定的弛豫时间，即使在零度时仍有磁化反转的可能。
宏观量子隧道效应的研究不仅深化了我们对基本物理规律的理解，而且对信息存储技术有着直接的影响。
它为磁带和磁盘的信息存储设定了时间极限，标志着技术发展的边界。
在电子器件的发展过程中，量子尺寸效应和隧道效应起着关键作用，它们不仅塑造了现有微电子器件的性能，也预示着进一步微型化过程中的挑战和可能性。
随着电子器件的精细化，我们必须充分考虑这些量子效应，因为它们不仅影响着设备的性能，而且是决定未来电子技术能否突破现有极限的关键因素。
扩展资料
宏观量子隧道效应是基本的量子现象之一，即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。
近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
纳米材料的化学特性。。。急！！！大家帮忙啊~
当物质尺寸度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有109倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
当小颗粒进入纳米级时，其本身和由它构成的纳米固体主要有如下四个方面的效应。
1 体积效应（小尺寸效应） 当粒径减小到一定值时，纳米材料的许多物性都与颗粒尺寸有敏感的依赖关系，表现出奇异的小尺寸效应或量子尺寸效应。
例如，对于粗晶状态下难以发光的半导体Si、Ge等，当其粒径减小到纳米量级时会表现出明显的可见光发光现象，并且随着粒径的进一步减小，发光强度逐渐增强，发光光谱逐渐蓝移。
又如，在纳米磁性材料中，随着晶粒尺寸的减小，样品的磁有序状态将发生本质的变化，粗晶状态下为铁磁性的材料，当颗粒尺寸小于某一临界值时可以转变为超顺磁状态，当金属颗粒减小到纳米量级时，电导率已降得非常低，这时原来的良导体实际上会转变成绝缘体。
这种现象称为尺寸诱导的金属--绝缘体转变。
2 表面与界面效应 粒子的尺寸越小，表面积越大。
纳米材料中位于表面的原子占相当大的比例，随着粒径的减小，引起表面原子数迅速增加。
如粒径为10nm时，比表面积为90m2/g；粒径为5nm时，比表面积为180m2/g；粒径小到2nm时，比表面积猛增到450m2/g。
这样高的比表面，使处于表面的原子数越来越多，使其表面能、表面结合能迅速增加致使它表现出很高的粒子化学性。
利用纳米材料的这一特性可制得具有高的催化活性和产物选择性的催化剂。
纳米材料的许多物性主要是由表（界）面决定的。
例如，纳米材料具有非常高的扩散系数。
如纳米固体Cu中的自扩散系数比晶格扩散系数高14～20个数量级，也比传统的双晶晶界中的扩散系数高2～4个数量级。
这样高的扩散系数主要应归因于纳米材料中存在的大量界面。
从结构上来说，纳米晶界的原子密度很低，大量的界面为原子扩散提供了高密度的短程快扩散。
普通陶瓷只有在1000℃以上，应变速率小于10-4/s时才能表现出塑性，而许多纳米陶瓷在室温下就可以发生塑性变形。
3 量子尺寸效应 量子尺寸效应在微电子学和光电子学中一直占有显赫的地位。
粒子的尺寸降到一定值时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级，吸收光谱阈值向短波方向移动。
这种现象称为量子尺寸效应。
1993年，美国贝尔实验室在硒化镉中发现，随着粒子尺寸的减小，发光的颜色从红色变成绿色进而变成蓝色，有人把这种发光带或吸收带由长波长移向短波长的现象称为蓝移。
1963年日本科学家久保（Kubo）给量子尺寸效应下了如下定义；当粒子尺寸下降到最低值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级现象。
4 宏观量子隧道效应 微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
用此概念可定性地解释超细镍微粒在低温下继续保持超顺磁性。
科学工作者通过实验证实了在低温下确实存在磁的宏观量子隧道效应。
这一效应与量子尺寸效应一起，确定了微电子器件进一步微型化的极限，也限定了采用磁带磁盘进行信息储存的最短时间。
由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率，粒子间能充分接近，从而范德华力得以充分发挥，使纳米粒子之间、纳米粒子与其它粒子之间的相互作用异常强烈。
从而使纳米材料具有一系列的特殊的光、电、热、力学性能和吸附、催化、烧结等性能。
评论（0）