【科技新詞】量子隧道效應

2021-01-19 科學畫報

　　量子隧道效應是一種量子特性，是電子等微觀粒子能夠穿過高於它們自身能量的勢壘的現象。

　　當一定量的微觀粒子在運動中遇到一個高於粒子能量的勢壘時，按照經典力學的相關理論，所有粒子都是不可能越過勢壘的；然而，按照量子力學的理論進行計算，少量粒子能夠透過勢壘。也就是說，當很多粒子衝向勢壘時，大部分粒子被勢壘反彈回來，但是還是有少量粒子能過去，好像勢壘中有一個隧道，因此這種現象被稱為量子隧道效應。

　　科學家們已在半導體領域充分演示了量子隧道效應，在半導體中，電子會穿過材料的非導電層。當微電子器件進一步微型化時必須要考慮量子效應。例如，在製造半導體集成電路時，當電路的尺寸接近電子波長時，電子就會通過隧道效應而穿透絕緣層，使器件無法正常工作。因此，宏觀量子隧道效應已成為微電子學、光電子學中的重要理論。

——選自《科學畫報》

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    最近，一種利用量子隧道效應的新能源方法倒是很新鮮。近期，一組國外的研究人員提出了一種新的發電方法：從地表採集能量。詳細來講，就是將多餘的紅外輻射和逸失熱量轉化為可以使用的電能。這個新方法涉及到了量子物理學中的量子隧道效應，其關鍵是一個特殊設計的天線——它用來檢測高頻電磁波態的逸量或紅外輻射，並將這些千萬億分之一秒級別的波信號轉換成可以直接利用的電能。但是在量子物理學中，由於位置不確定性是量子物理的核心，因此「球可以用更少的能量穿越山丘」。
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    【每日科技網】 　　近日，中國科學院上海技術物理研究所研究員、中科院院士褚君浩以及研究員孟祥建課題組在鐵電量子隧穿效應研究中取得新進展。該課題組的王建祿博士與博士研究生田博博、趙曉林等對鐵電隧道結進行了系統研究，製備了聚偏氟乙烯聚合物(PVDF)材料的鐵電隧道結固態器件，發現了鐵電極化操控的直接量子隧穿效應。
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