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: ("基态" 能量), ,... (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:

获得(这里 电阻系数, 长度, 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.

由紧束缚模型得到的碳纳米管能带结构,分别对应(6,0)CNT(zigzag,金属性),(10,2)CNT(半导体性)and(10,10)CNT(armchair,金属性)

碳纳米管[编辑]

碳纳米管被视作最具有可行性的量子线。

碳纳米管具有一些特殊的电学性质。常用矢量Ch表示碳纳米管上原子排列的方向,其中,记为(n,m)。a1a2分别表示两个基矢。(n,m)与碳纳米管的导电性能密切相关。对于一个给定(n,m)的纳米管,如果有2n+m=3q(q为整数),则这个方向上表现出金属性,是良好的导体,否则表现为半导体。对于n=m的方向,碳纳米管表现出良好的导电性电导率通常可达的1万倍。取决于其方向性,碳纳米管可用来制作半导体芯片中的导线和晶体管,有望得到更大的开通电流和更快的速度,可用于替代硅芯片,但该技术仍在研究中。

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]