什么是量子隧道效应 宏观量子隧道效应的介绍

什么是量子隧道效应？

根据量子力学理论的计算和科学实验的证明，当具有电位势差的两个导体之间的距离小到百一定程度时，电子将存在一定的几率穿透两导体之间的势垒从一端向另一端跃迁度,这种电子跃迁的现象在量子力学中被称为隧道效应，而跃迁形成的专电流叫做隧道电流.隧道电流有一种特殊的性质，既对两导体之间的距离非常敏感，如果把距离减少0.1纳米，隧道电属流就会增大一个数量级。

宏观量子隧道效应的介绍

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。

什么是隧道效应

隧道效应 概述 在两层金属导体之间夹一薄绝缘层，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，把势垒简化成一个一维方势垒。 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1nm（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

量子隧道效应的理论依据是啥

量子隧道效应的理论依据可以说是不确定性原理（http://baike.baidu.com/view/24947.htm）或波粒二象性（http://baike.baidu.com/view/7696.htm），这两者是密切的一体两面的关系。
　　一般情况下，某个（群）粒子的能量或动量总含有一定的不确定性，这样，经典物理看来是有确定能量或动量的它们绝不可能越过某个明显的势垒；但在量子力学看来，因总有不确定，可以有一定的概率，粒子的能量（或动量）会在短暂的时间（或狭小的空间）中超过势垒的高度，从而越过；在经典看来，这就像从隧道穿过。
　　从波粒二象性的角度理解，可以视为粒子有了波动的在时空中无限拓展的弥漫性，于是，除非是无限高或无限厚的势垒，粒子总会向势垒以外弥漫出去一部分。
　　在数学形式上，上述两种描述是完全一样的。

量子力学中隧道效应的意义是什么?（简答题）

1，隧道效应是微观粒子行为中不遵从经典理论的典型粒子，可以通过观测隧道效应证明在微观世界量子力学的正确性。
2，由于隧穿几率与势垒高度和厚度有关，通过观测隧穿电流和可控的势垒高度得到空间厚度的原理制成的STM隧道扫描显微镜是非常成功的观测材料表面纳米结构的工具。

我就只能想到这两个意义了

宏观量子隧道效应的应用

早期曾用来解释纳米镍粒子在低温继续保持超顺磁性。近年来人们发现Fe－Ni薄膜中畴壁运动速度在低于某一临界温度时基本上与温度无关。于是，有人提出量子理想的零点震动可以在低温起着类似热起伏的效应。从而使零温度附近微颗粒磁化矢量的重取向，保持有限的弛豫时间，即在绝对零度仍然存在非零的磁化反转率。宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用都有着重要的意义，它限定了磁带、磁盘进行信息贮存的时间极限。量子尺寸效应，隧道效应将会是未来电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限。当电子器件进一步细微化时，必须要考虑上述的量子效应。

量子的隧道效应有没有方程可以解释？

思考一個入射波 ，遇到處於 與 之間的位勢 。入射波的一部分會反射回去，成為反射波 ；另一部分則會穿透過位勢 ，成為透射波 。那麼，在位勢壘的左邊與右邊，波函數分別是

而在位勢壘的內部，根據 WKB 近似，波函數大約為

其中， 是動量。

通過邊界條件的匹配，可以設定常數 ， ， ， 對於 的比例。

一個粒子穿透過位勢壘的機率等於透射係數，定義為

假若位勢壘又寬又強，那麼，指數遞增項目必定很小，可以忽略。所以，

毛估 對於 的比例為

其中， 。

所以，粒子穿透過位勢壘的機率為

請注意，取所有物理參數都超大於普朗克常數的經典極限，表達為 。那麼，透射係數正確地變為零，也就是說，粒子無法穿透過位勢壘。