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隧道效应的物理学机制是什么

发布时间:2022-08-20 07:05:41

㈠ 导电膏并非良导体,它在接触面上的导电性是借“隧道效应”实现的。什么是“隧道效应”

隧道效应由微观粒子波动性所确定的量子效应。又称势垒贯穿。考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒,按照经典力学,粒子是不可能越过势垒的;按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外,还有透过势垒的波函数,这表明在势垒的另一边,粒子具有一定的概率,粒子贯穿势垒。

㈡ what is 隧道效应

所谓“隧道效应”,是指随着金融的发展(包括利率市场化改革、汇率机制改革、资本市场的完善以及金融机制的市场化和规范化等),其在惠及所有房地产企业的同时,也对企业本身提出了更高的要求。最终可能只有少数企业能有幸进入产业发展与金融资本联姻的良性互动“隧道”,更多的将被挡在狭窄的隧道之外,随之而来的是整个房地产行业的重新洗牌与整合。

㈢ 物质的导电和介电机理

物质之所以能导电的根本原因在于电荷的移动。无论是在导体还是在介电体中,电场的能量都是通过电荷的移动来传递的。按电荷的移动方式,可将传递方式分为:①扩散。电子通过一种有序或无序介质做无序的运动。②渗透。电子通过一种无序介质做规则的运动。③迁移。电子依照外电场的方向所作的扩散或渗透。④对流。电子按照热梯度的方向所做的运动。⑤隧道效应。电荷通过一种能量势垒所作的量子统计运动。在这些传递方式中,迁移和隧道效应是两个最主要的机制。迁移中的扩散和渗透理论基本上描述了电荷在通过块状物质或颗粒表面时的直流电导率。隧道效应主要发生在不同物质间的界面上。

不导电的物质虽然能阻止传导电流通过,但却可以让交替变化的电场能量以电磁波的形式在其内传播。这是由于在外电场的作用下,原来存在于原子之中互相抵消的电性中心将发生分离,形成一定的电偶极矩。这种在外电场的作用下出现附加电偶极矩的现象叫极化。在自然界中,存在着两种不同的极化机制:①分子的正负电荷中心重合,对外没有电偶极矩。外加电场的作用使正负电荷中心被拉开。②分子的正负电荷中心不重合,对外显示有电偶极矩。外加电场的作用使自然偶极矩发生转向。按极化的不同机制,可以将极化分为:

(1)电子极化。在外电场的作用下,电介质内出现电荷或电荷重心的位移。

(2)离子极化。在离子晶体中,由于外电场的作用,正负离子的相对位置发生变化,阳离子沿电场方向运动,阴离子逆着外电场方向运动,从而出现电偶极矩。

(3)分子极化。在外电场的作用下,一些完整的分子会发生畸变,带负电的变得更负,带正电的变得更正。

(4)固有电偶极矩转向。有些电介质,其组成分子具有固有的电偶极矩。在外电场的作用下,这些固有电偶极矩将转向外电场方向,使其极化强度增大。

(5)界面极化。对于有些由微晶体和小晶体组成的介质,其晶体内部有时会导电。但由于不导电的边界层的存在,这些介质成为绝缘体。在外加交变电场的作用下,电荷会因在晶体内部流动而聚集在边界层附近。这实际上相当于缩短了电容极板之间的距离。因此而产生了有效介电常数的改变。

上述各种极化机制分别只在一定的频率范围内有效,同时可以有简单的叠加。在超高频段(1024Hz),电子极化是唯一的极化机制。在频率接近于1014Hz时,有分子和离子极化;在接近1012Hz时出现转向极化;在106Hz以下为界面极化。

㈣ 美国经济学家Shleifer提出的“隧道效应”的具体内容是什么

Laffont他们研究的同时,Shleifer等从法律经济学的视角出发,提出了公司治理中的“隧道效应”理论。他们的分析认为:隧道效应即控股股东为了自己的利益从公司转移资产和利润的行为,这一理论比较好的解释了控股股东侵害中小股东的利益的现象。1997~1998年的亚洲金融危机提供了控股股东掠夺公司资源、侵害中小股东权益的许多案例。事实上,隧道效应不仅仅发生在新兴市场,有着完善的民法的发达国家同样有掠夺行为,而且这些掠夺行为可能还是合法的行为;而在新兴市场,隧道行为有时采取偷窃和欺诈的方式。这些理论的提出,使得合谋理论从组织间的研究,进一步拓展深入到公司治理领域;而转型经济中的公司治理,为合谋理论的理论和实证研究提供了一片沃土;此后的一系列相关实证研究更是进一步推动和验证了合谋理论。
隧道效应理论主要从控股股东掠夺中小股东权益的发生机制、掠夺的手段以及司法的介入的作用等方面做了理论和案例分析,当然也有许多实证和经验研究。但隧道效应理论在讨论控股股东掠夺的时候,一般比较少涉及到管理层,特别是控股股东和管理层的合谋侵害(掠夺)中小股东权益的情形。本来,现实中,掠夺得以进行,就必然需要管理层的合谋(或者说是协助)。此外,隧道效应理论也比较少的考虑信息的作用和交易成本的影响,而是比较多的考虑了法律的作用,这也是隧道效应理论的局限所在。但是,隧道效应理论对于公司治理、特别是新兴转型国家的公司治理还是很有开创性的理论意义与实际意义的。

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㈤ 隧道效应的原理

经典物理学认为,物体越过势垒,有一阈值能量;粒子能量小于此能量则不能越过,大于此能量则可以越过。例如骑自行车过小坡,先用力骑,如果坡很低,不蹬自行车也能靠惯性过去。如果坡很高,不蹬自行车,车到一半就停住,然后退回去。
量子力学则认为,即使粒子能量小于阈值能量,很多粒子冲向势垒,一部分粒子反弹,还会有一些粒子能过去,好像有一个隧道,故名隧道效应(quantum tunneling)。可见,宏观上的确定性在微观上往往就具有不确定性。虽然在通常的情况下,隧道效应并不影响经典的宏观效应,因为隧穿几率极小,但在某些特定的条件下宏观的隧道效应也会出现。

㈥ 隧道效应是什么

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。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,保持有限的驰豫时间,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。
上述的量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应及量子隧道效应都是纳米微粒与纳米固体的基本特性。除此之外,纳米材料还有在此基础上的介电限域效应、表面缺陷、量子隧穿等。这些特性使纳米微粒和纳米固体表现出许多奇异的物理、化学性质,出现一些“反常现象”。例如金属为导体,在低温时纳米金属微粒由于量子尺寸效应会呈现电绝缘性;一般PbTiO3,BaTiO3和SrTiO3等是典型铁电体,但当其尺寸进入纳米数量级就会变成顺电体;铁磁性的物质进入纳米尺度(~5nm)时,由多畴变成单畴,于是显示极强顺磁效应;当粒径为十几纳米的氮化硅微粒组成了纳米陶瓷时,已不具有典型共价键特征,界面键结构出现部分极性,在交流电下电阻很小;化学惰性极高的金属铂制成纳米粒子(铂黑)后,却成为活性极好的催化剂;金属由于光反射现象呈现出各种美丽的颜色,而金属的纳米粒子光反射能力显着降低,通常可低于1%,由于小尺寸和表面效应使纳米粒子对光吸收表现极强能力;由纳米粒子组成的纳米固体在较宽谱范围显示出对光的均匀吸收性,纳米复合多层膜在7~17GHz频率的吸收峰高达14dB,在10dB水平的吸收频宽为2GHz;颗粒为6nm的纳米Fe晶体的断裂强度较之多晶Fe提高12倍;纳米Cu晶体自扩散是传统晶体的1016至1019倍,是晶界扩散的103倍;纳米金属Cu的比热是传统纯Cu的两倍;纳米固体Pd热膨胀提高一倍;纳米Ag晶体作为稀释致冷机的热交换器效率较传统材料高30%;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1/2。

㈦ 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://ke..com/view/24947.htm)或波粒二象性(http://ke..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。

㈧ 什么是隧道效应解释之

隧道效应

解:在势垒一边平动的粒子,当动能小于势垒高度时,按经典力学,粒子是不可能穿过势垒的。对于微观粒子,量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒,实际也正是如此,这种现象称为隧道效应。对于谐振子,按经典力学,由核间距所决定的位能决不可能超过总能量。量子力学却证明这种核间距仍有一定的概率存在,此现象也是一种隧道效应。

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。

势能函数为

对于 区,薛定谔方程为

方程通解为

对于 区,薛定谔方程为

通解为

对于 区,薛定谔方程为

通解为

粒子穿过隧道结的概率为

势垒越宽透过的概率越小,(V0-E)越大透过的概率越小。

http://lixue.hebeu.e.cn/wangluokejian/wl/jx/pages/17/sdxy.htm

㈨ 隧道效应的半导体

隧道效应──微观粒子能透入按经典力学规律它不可能进入的势垒区,是反映微观粒子的波动性的一种基本效应。可以把半导体(或绝缘体)中的电子迁移现象理解为在外电场下,束缚在一个原子中的电子,通过隧道穿透势垒,到另一个原子中。不过,通常说的半导体中的隧道效应指的不是这种对原子势场的量子隧道效应。而是指电子对半导体中宏观势垒的穿透,这个宏观势垒是半导体的禁带造成的。C.齐纳在1934年最先提出,在外电场下,价带的电子可以穿过禁带进入导带。在禁带中电子波函数指数衰减(波矢是复数的),就和穿过势垒时相似;齐纳认为这是强场下半导体(或绝缘体)电击穿的一种原因。但实验表明,通常半导体电击穿过程中,这种原因(称齐纳击穿)只起很次要的作用。只有在某些特殊类型的PN结的反向击穿中,才有以齐纳击穿为主的情况。这种类型的PN结称齐纳二极管,或按其用途叫稳压二极管。通常是硅二极管。1957年江崎玲于奈发明了隧道二极管。它是高掺杂半导体形成的窄的PN结;当它加上前向偏压时,N区电子可以通过隧道效应,穿过禁带进入P区中价带的空状态。随所加的偏压增大,开始时隧道电流变大(可以进入的空状态增多);随后到达极大值然后逐渐下降(可以进入的空状态减少),最后下降到零(可以进入的空状态没有了)。图2[隧道二极管伏安特性曲线]是隧道二极管的伏安特性曲线,以及对应各部分的PN结能带图。隧道二极管正向伏安特性中有一段负阻区,而且它还是一种多数载流子效应,没有渡越时间的限制,所以隧道二极管可用作低噪声的放大器、振荡器或高速开关器件,频率可达毫米波段。它作为器件的缺点是功率容量太小。隧道过程中,常常有电子-声子相互作用或电子-杂质相互作用参加。从隧道二极管的伏安特性上可分析出参与隧道过程的某些声子的频率。在势垒区中的光吸收或发射中,隧道效应也起着作用,这称夫兰克-凯尔德什效应。杂质的束缚电子态和能带中电子态之间的隧道也观察到。
江崎玲于奈的发明开创了研究固体中隧道效应的新阶段。因此,他和发现超导体中隧道现象的I.加埃沃、B.D.约瑟夫森一起获得了1973年诺贝尔物理学奖。金属半导体接触势垒(肖特基势垒)中的隧道现象也很有趣。1932年,A.H.威耳孙、.约飞'class=link>..约飞和..夫伦克耳企图用隧道电流来解释肖特基势垒的整流效应,但发现所预言的整流方向是错误的。不过,却发现有些高掺杂的肖特基势垒在小的前向偏压下,隧道电流是主要的电流机制。金属-绝缘体-半导体系统中隧道效应的研究也是有意义的。
经济学家Shleifer提出的“隧道效应”
Laffont他们研究的同时,Shleifer等从法律经济学的视角出发,提出了公司治理中的“隧道效应”理论。他们的分析认为:隧道效应即控股股东为了自己的利益从公司转移资产和利润的行为,这一理论比较好的解释了控股股东侵害中小股东的利益的现象。1997~1998年的亚洲金融危机提供了控股股东掠夺公司资源、侵害中小股东权益的许多案例。事实上,隧道效应不仅仅发生在新兴市场,有着完善的民法的发达国家同样有掠夺行为,而且这些掠夺行为可能还是合法的行为;而在新兴市场,隧道行为有时采取偷窃和欺诈的方式。这些理论的提出,使得合谋理论从组织间的研究,进一步拓展深入到公司治理领域;而转型经济中的公司治理,为合谋理论的理论和实证研究提供了一片沃土;此后的一系列相关实证研究更是进一步推动和验证了合谋理论。
隧道效应理论主要从控股股东掠夺中小股东权益的发生机制、掠夺的手段以及司法的介入的作用等方面做了理论和案例分析,当然也有许多实证和经验研究。但隧道效应理论在讨论控股股东掠夺的时候,一般比较少涉及到管理层,特别是控股股东和管理层的合谋侵害(掠夺)中小股东权益的情形。本来,现实中,掠夺得以进行,就必然需要管理层的合谋(或者说是协助)。此外,隧道效应理论也比较少的考虑信息的作用和交易成本的影响,而是比较多的考虑了法律的作用,这也是隧道效应理论的局限所在。但是,隧道效应理论对于公司治理、特别是新兴转型国家的公司治理还是很有开创性的理论意义与实际意义的。

㈩ 量子力学中隧道效应的意义是什么(简答题)

由微观粒子波动性所确定的量子效应。又称势垒贯穿[1]
。考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒,按照经典力学,粒子是不可能越过势垒的;按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外,还有透过势垒的波函数,这表明在势垒的另一边,粒子具有一定的概率,粒子贯穿势垒。理论计算表明,对于能量为几电子伏的电子,方势垒的能量也是几电子伏
,当势垒宽度为1埃时

粒子的透射概率达零点几
;而当势垒宽度为10时,粒子透射概率减小到10-10
,已微乎其微。可见隧道效应是一种微观世界的量子效应,对于宏观现象,实际上不可能发生。
在势垒一边平动的粒子,当动能小于势垒高度时,按经典力学,粒子是不可能穿过势垒的。对于微观粒子,量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒,实际也正是如此,这种现象称为隧道效应。对于谐振子,按经典力学,由核间距所决定的位能决不可能超过总能量。量子力学却证明这种核间距仍有一定的概率存在,此现象也是一种隧道效应。
隧道效应是理解许多自然现象的基础
隧道效应本质上是量子跃迁,电子迅速穿越势垒。隧道效应有很多用途。如制成分辨力为0.1nm(1A)量级的扫描隧道显微镜,可以观察到Si的(111)面上的大元胞。但它适用于半导体样品的
隧道效应
观察,不适于绝缘体样品的观测

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