ما هو التوصيل الكمومي

اقرأ في هذا المقال


يحدث التوصيل الكمي في الأسلاك التي تكون موصلات باليستية، عندما يكون متوسط ​​المسار الحر المرن أكبر بكثير من طول السلك {\displaystyle l_{m {el}}\gg L}.

التوصيل الكمومي

  • كمية التوصيل، التي يُشار إليها بالرمز 0، هي الوحدة الكمية للتوصيل الكهربائي، ويتم تعريفه من خلال الشحنة الأولية e وثابت بلانك h على النحو التالي:
  • G_ {0} = {\ frac {2e ^ {2}} {h}} =7،748 091729 … × 10 −5 جنوبًا.
  • يظهر عند قياس توصيل نقطة اتصال كمومية، وبشكل أعم هو مكون رئيسي في صيغة لانداور، التي تربط التوصيل الكهربائي للموصل الكمي بخصائصه الكمومية، حيث إنه ضعف مقلوب ثابت فون كليتزينج (2 / R K).
  • لاحظ أن مقدار التوصيل لا يعني أن توصيل أي نظام يجب أن يكون عددًا صحيحًا مضاعفًا لـ G 0، وبدلاً من ذلك، فهو يشرح توصيل قناتين كميتين، قناة واحدة للدوران لأعلى وقناة واحدة للدوران لأسفل، فإذا كان احتمال إرسال إلكترون يدخل القناة هو الوحدة، أي إذا كان النقل عبر القناة باليستيًا.
  • إذا كان مقدار الإرسال أقل من الوحدة، فإن توصيل القناة يكون أصغر من قيمة G 0، حيث يساوي التوصيل الكلي لنظام ما مقدار موصلية جميع القنوات الكمية المتوازية التي يتكون منها النظام.

كيفية الاشتقاق

  • في سلك أحادي الأبعاد، يتم توصيل خزانين من الإمكانات ش_ {1}ش_ {1}و ش_ {2} ش_ {2} بشكل ثابت، لذلك فإن كثافة الدول:

{\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} n} {\ mathrm {d} \ epsilon}} = {\ frac {2} {hv}}،}.

  • حيث يأتي العامل 2 من انحلال دوران الإلكترون، hح حهو ثابت بلانك، وv الخامسهي سرعة الإلكترون، حيث أن الجهد هو:

{\ displaystyle V = - {\ frac {(\ mu _ {1} - \ mu _ {2})} {e}}،}.

  • e ههي شحنة الإلكترون K K ,التيار 1D الذي يمر هو الكثافة الحالية.

{\ displaystyle j = -ev (\ mu _ {1} - \ mu _ {2}) {\ frac {\ mathrm {d} n} {\ mathrm {d} \ epsilon}}.}، وينتج عن ذلك تصرف كمي:

{\ displaystyle G_ {0} = {\ frac {I} {V}} = {\ frac {j} {V}} = {\ frac {2e ^ {2}} {h}}.}.

  • الأنابيب النانوية الكربونية لها التوصيل الكمي المنفصل عن القطر، إذ يمكن استعمال تأثير القاعة الكمومية لقياس قيمة التوصيل الكمومية بشكل جيد، ويحدث أيضًا في تفاعلات الكيمياء الكهربائية وبالاقتران مع السعة الكمومية تحدد معدل نقل الإلكترونات بين الحالات الكيميائية الكمية كما هو موضح في نظرية معدل الكم.

المصدر: Electronic Conduction: Classical and Quantum Theory to Nanoelectronic Devices، John P. Xanthakis‏Quantum Waveguide in Microcircuits، Jian-Bai Xia‏ULSI Process Integration 6، C. Claeys‏Physics of Low-Dimensional Semiconductor Structures، Paul N. Butcher


شارك المقالة: