量子線

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在凝聚態物理中,量子線指導電性質受到量子效應影響的導線.由於該效應通常在納米尺度才出現,故也稱為納米線。由於傳導電子在切向上受到量子束縛,切向能量呈現量子化: ("基態" 能量), ,... (另見量子諧振子).量子化的主要後果是量子線的電阻不能用傳統的公式:

獲得(這裏 電阻係數, 長度, 截面積)。


量子線電阻必須通過對橫向能量的精確計算而獲得,而且必然是量子化的。

納米線的直徑越小,這種量子效應就愈加明顯。半導體線的電阻在直徑100納米左右開始顯示可觀測的量子性,而金屬要在原子量級才能顯現.

由緊束縛模型得到的碳納米管能帶結構,分別對應(6,0)CNT(zigzag,金屬性),(10,2)CNT(半導體性)and(10,10)CNT(armchair,金屬性)

碳納米管[編輯]

碳納米管被視作最具有可行性的量子線。

碳納米管具有一些特殊的電學性質。常用向量Ch表示碳納米管上原子排列的方向,其中,記為(n,m)。a1a2分別表示兩個基矢。(n,m)與碳納米管的導電性能密切相關。對於一個給定(n,m)的納米管,如果有2n+m=3q(q為整數),則這個方向上表現出金屬性,是良好的導體,否則表現為半導體。對於n=m的方向,碳納米管表現出良好的導電性電導率通常可達的1萬倍。取決於其方向性,碳納米管可用來製作半導體晶片中的導線和電晶體,有望得到更大的開通電流和更快的速度,可用於替代矽晶片,但該技術仍在研究中。

計算機仿真展現的納米線場效應管反型溝道的形成(電子密度的變化)。閾值電壓在0.45V左右。

量子線的用途[編輯]

量子線可以用來製作電晶體.電晶體是現代電子電路的基本構成元件。對於製作電晶體來說,最關鍵的問題是確保柵極能夠有效控制對導電溝道的開閉。根據摩爾定律,電晶體的尺寸將會越來越小,直到納米級別。這使得保持足夠的控制越來越困難。

如果把柵極製作在納米線外圍,用量子線作導電溝道,這樣的電晶體將會有優良的導電特性。[1]

另見[編輯]