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隧道效应是微观粒子什么的表现
1. 宏观量子隧道效应是量子力学中的一个基本现象,它指的是当一个微观粒子的总能量小于某个势垒的高度时,这个粒子仍然能够穿越这个势垒。
2. 近年来,科学家们发现了一些宏观量,比如微小颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等,也表现出量子隧道效应,这些现象被称为宏观量子隧道效应。
3. 早期,宏观量子隧道效应曾被用来解释为什么在低温下,一些纳米大小的镍颗粒仍然保持超顺磁性。
4. 进一步的研究发现,在Fe-Ni薄膜中,当温度降到某一临界值以下时,畴壁的运动速度几乎不再随温度的降低而变化。
5. 一些研究者提出,量子力学中的零点振动在低温下可能起到类似热波动的作用,这使得在接近绝对零度时,微小颗粒的磁化矢量重取向仍然有限,即在绝对零度时仍然存在非零的磁化反转率。
6. 宏观量子隧道效应的研究对于基础科学和实际应用都非常重要,它限制了磁带和磁盘等信息存储介质的使用寿命。
7. 量子尺寸效应和隧道效应将是未来电子器件设计的基础,或者它们可能决定了现有微电子器件进一步微型化的极限。
8. 当电子器件进一步缩小到纳米尺度时,上述的量子效应必须被考虑进去。
9. 量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应和量子隧道效应都是纳米微粒和纳米固体的基本特性。
10. 除了这些基本特性,纳米材料还表现出一些在此基础上的一特殊性质,如介电限域效应、表面缺陷、量子隧穿等。
11. 这些特性使得纳米微粒和纳米固体表现出许多奇异的物理和化学性质,产生了一些“反常现象”。
12. 例如,通常金属是导体,但在低温下,纳米金属微粒可能会因为量子尺寸效应而表现出电绝缘性。
13. 一些通常表现为铁电体的材料,如PbTiO3、BaTiO3和SrTiO3,在尺寸进入纳米级别后可能会变成顺电体。
14. 铁磁性物质在纳米尺度(约5nm)时,由多畴变成单畴,显示出极强的顺磁效应。
15. 当氮化硅微粒组成纳米陶瓷,粒径达十几纳米时,它们不再具有典型的共价键特征,界面键结构部分极性,交流电下电阻很小。
16. 化学惰性极高的金属铂制成纳米粒子(铂黑)后,表现出极高的催化活性。
17. 金属纳米粒子的光反射能力显著降低,通常可低于1%,而它们对光的吸收能力极强。
18. 由纳米粒子组成的纳米固体在较宽的光谱范围内显示出对光的均匀吸收性。
19. 纳米复合多层膜在特定频率范围内的吸收峰高达14dB,而在10dB水平的吸收频宽可达2GHz。
20. 断裂强度方面,6nm的纳米Fe晶体比多晶Fe提高了12倍。
21. 纳米Cu晶体的自扩散速率是传统晶体的10^16至10^19倍,是晶界扩散的10^3倍。
22. 纳米金属Cu的比热是传统纯Cu的两倍。
23. 纳米固体Pd的热膨胀系数是一倍。
24. 纳米Ag晶体作为制冷机的热交换器效率比传统材料高30%。
25. 纳米磁性金属的磁化率是普通金属的20倍,而饱和磁矩是普通金属的一半。
宏观量子隧道效应名词解释
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
1、量子效率是一个描述光电器件转换效率的参数,它表示单位时间内单位面积上转换的光电数量与入射光的数量之比。
在光电效应中,当光照射在光电器件的表面时,光子被吸收并激发电子从表面释放出来,这个过程称为光电转换。
量子效率可以用来衡量这个转换过程的效率。
2、量子效率可以定义为:量子效率 = (被激发的电子数 / 入射光子数) × (被转换的光电数量 / 被激发的电子数)。
在理想情况下,每个入射光子应该激发一个电子并产生一个光电,因此量子效率应该接近。
3、量子效率在光电器件的性能评估和优化中具有重要意义。
通过了解量子效率,我们可以更好地理解光电器件的工作原理和性能限制,并采取措施提高其转换效率。
例如,通过改善光电器件的表面反射和材料质量,可以降低电子逃逸和热电子发射的概率,从而提高量子效率。
量子力学的相关知识:
1、量子力学是一种描述微观世界的物理学理论,它描述了原子、分子、光、能量等微观物质的行为,主要用波函数来描述微观物体的状态。
在量子力学中,波函数是一种数学函数,它描述了微观物体的状态,可以表示出物体的位置、动量和自旋等物理量的概率分布。
2、波函数是一个复数函数,它可以表示出微观物体的波动性质和粒子性质。
量子力学的基本原理是波粒二象性,即微观物体既可以表现出波动性质,又可以表现出粒子性质。
量子力学中的另一个重要原理是测不准原理,它表明我们无法同时精确测量微观物体的多个物理量。
3、因为测量其中一个物理量会干扰另一个物理量的测量。
量子力学中的另一个重要概念是量子态,它描述了微观物体的状态。
量子态是一个向量,可以表示出物体的所有可能的状态和概率分布。
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。
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