量子線
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(這裡 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.
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/01/Carbon_nanotube_bands.gif/220px-Carbon_nanotube_bands.gif)
碳納米管
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。常用矢量Ch表示碳納米管上原子排列的方向,其中,記為(n,m)。a1和a2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,電導率通常可達銅的1萬倍。取決於其方向性,碳納米管可用來製作半導體芯片中的導線和晶體管,有望得到更大的開通電流和更快的速度,可用於替代硅芯片,但該技術仍在研究中。
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/43/Threshold_formation_nowatermark.gif/400px-Threshold_formation_nowatermark.gif)
量子線的用途
量子線可以用來製作晶體管.晶體管是現代電子電路的基本構成元件。對於製作晶體管來說,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,晶體管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,這樣的晶體管將會有優良的導電特性。[1]
參閱
參考資料
- ^ 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 [2016-02-08]. Bibcode:2008ITED...55.2827A. doi:10.1109/TED.2008.2008011. (原始內容存檔於2020-11-15).