量子线

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在凝聚态物理中,量子线指导电性质受到量子效应影响的导线.由于该效应通常在纳米尺度才出现,故也称为纳米线。由于传导电子在切向上受到量子束缚,切向能量呈现量子化:E_0 ("基态" 能量), E_1,... (另见量子谐振子).量子化的主要后果是量子线的电阻不能用传统的公式:

R=\rho{l \over S}

获得(这里\rho 电阻系数, l 长度, S 截面积)。


量子线电阻必须通过对横向能量的精确计算而获得,而且必然是量子化的。

纳米线的直径越小,这种量子效应就愈加明显。半导体线的电阻在直径100纳米左右开始显示可观测的量子性,而金属要在原子量级才能显现.

碳纳米管被视作最具有可行性的量子线。

计算机仿真展现的纳米线场效应管反型沟道的形成(电子密度的变化)。阈值电压在0.45V左右。

量子线的用途[编辑]

量子线可以用来制作晶体管.晶体管是现代电子电路的基本构成元件。对于制作晶体管来说,最关键的问题是确保栅极能够有效控制对导电沟道的开闭。根据摩尔定律,晶体管的尺寸将会越来越小,直到纳米级别。这使得保持足够的控制越来越困难。

如果把栅极制作在纳米线外围,用量子线作导电沟道,这样的晶体管将会有优良的导电特性。[1]

另见[编辑]

  1. ^ Appenzeller, Joerg; Knoch, Joachim; Bjork, Mikael T.; Riel, Heike; Schmid, Heinz; Riess, Walter. Toward nanowire electronics. IEEE Transactions on Electron Devices. 2008, 55 (11): 2827. Bibcode:2008ITED...55.2827A. doi:10.1109/TED.2008.2008011.