Туннелирование электронов

Слабая сверхпроводимость — явление туннелирования электронов (или протекания тока) через сверхпроводящие образцы малы к размеров. [c.286]

Тело, испускающее электроны или ионы, называется эмиттером. Для наблюдения и использования электронной или ионной эмиссии необходимо создать у поверхности эмиттера электрическое поле, отсасывающее эмитированные частицы. Обычно для достижения эмиссионным током насыщения достаточно приложить небольшое поле (десятки или сотни вольт на сантиметр). В случае полевой эмиссии внешнее электрическое поле превращает потенциальный порог, существующий на границе тела и препятствующий выходу электронов, в барьер конечной ширины и уменьшает его высоту, вследствие чего становится возможным квантовомеханическое туннелирование электронов сквозь барьер. При этом энергия электрического поля затрачивается только на ускорение эмитированных электронов. Для возникновения полевой эмиссии необходимо приложить к телу сильное электрическое поле (I 10 В/см), при этом плотность тока может достигнуть 10 А/см . При еще больших импульсных полях локальные участки эмиттера (выступы, заострения) сильно разогреваются (чаще всего током полевой эмиссии) и взрываются. Часть вещества эмиттера переходит из конденсированной фазы в плотную плазму. Этот процесс сопровождается испусканием интенсивного электронного потока — возникает взрывная электронная эмиссия. Монографии и обзоры по эмиссионной электронике и различным видам эмиттеров приведены в [1—4, [c.567]

Туннелирование электронов через диэлектрический слой. Если два обычных проводника или сверхпроводника разделены тонким слоем диэлектрика толщиной 1- 2 нм (рис. 141), то через такой слой под влиянием сторонней ЭДС протекает электрический ток, вольт-амперная характеристика которого совершенно различна для нормальных проводников (сплошная линия) и сверхпроводников (штриховая линия) (рис. 142). По причинам, которые сейчас станут ясными, тонкий слой диэлектрика, разделяющий два проводника, называется туннельным контактом. [c.375]

Эффекты Джозефсона обусловлены туннелированием электронных пар из одного куска сверхпроводника в другой через узкую щель, разделяющую эти куски. Как следует из теории, направление и сила туннельного тока определяются следующим соотношением [c.204]

Автоэлектронная эмиссия принадлежит к классу эмиссии, не требующей возбуждения электронов. Суть явления состоит в туннелировании электронов сквозь потенциальный барьер на поверхности тела. Такое туннелирование становится возможным за счет искривления потенциального барьера при приложении внешнего поля. При [c.60]

Рис. 2.1. Поверхностный потенциальный барьер на границе металл—вакуум в присутствие сильного электрического поля. Волнистой линией показан эффект туннелирования электронов сквозь барьер Е — напряженность электрического поля е — заряд электрона <р — работа выхода электронов

Величина и механизм прохождения электронов через прослойку зависят от типа прослойки. Одним из типичных примеров ДК является туннельный контакт, состоящий из двух одинаковых или разл. сверхпроводников (обычно в виде тонких плёнок), разделённых очень тонким слоем диэлектрика, напр, слоем окисла материала одного из сверхпроводящих электродов. Протекание тока через прослойку в этом случае обусловлено квантовым туннелированием электронов (см. Туннельный эффект.) че- /,мА,. [c.602]

Р.СЛИ в процессе туннелирования электрон передаёт часть энергии локальному примесному состоянию, то открывается ДОПОЛНИТ- канал для туннелирования. Включение туннелирования через примесное состояние увеличивает проводимость контакта при eV=hij)o, где ш — энергия возбуждения примесного центра. На кривой d 1 jdV это отражают дополнит, пики. Форма линии при этом зависит от естеств. ширины линии, энергии возбуждения и температурного уширения из-за теплового размазывания энергетич. распределения электронов (рис. 3). [c.173]

Интенсивность 1 , приводящая к туннельной ионизации атомов. При этой интенсивности атом за счет туннелирования электрона иони- [c.291]

По-видимому, в этих опытах проявлялся либо ПР, когда частицы были достаточно удалены друг от друга, либо РОП, если мелкие частицы образовывали электропроводящие конгломераты. Почему при наблюдении ПР отсутствовал РОП, и наоборот, еще не совсем понятно, но ясно одно, что важную роль в этих явлениях должно играть состояние изоляции частиц, ибо в процессе приготовления образцов, очень трудно избежать образования агрегаций. Так как туннелирование электронов из одной частицы в другую экспоненциально зависит от расстояния между ними, то можно ожидать, что переход контактов из проводящих в изолированные должен происходить при определенной критической толщине окисной оболочки и сопровождаться появлением пика ПР в спектре поглощения. [c.306]

Другой пример влияния окисной оболочки частиц на оптические свойства аэрозольных осадков дает исследование поляризации света цепочками частиц Fe, Со, Ni, ориентированными магнитным полем в процессе приготовления [973]. Было показано, что разность оптических плотностей при параллельном и перпендикулярном расположениях нитей двух одинаковых образцов (дихроизм) не столь велика, как можно было бы ожидать в случае хорошего электрического контакта по цепям и плохого — между ними. Это объясняли легким окислением частиц, ослабляющим коллективные колебания электронов вдоль отдельных цепей, но достаточным для туннелирования электронов между соседними цепями. Наблюдаемый дихроизм был обусловлен главным образом электрическим дипольным взаимодействием частиц. [c.307]

Электронная эмиссия — испускание электронов телами под влиянием внешних воздействий нагревания, потока фотонов, электронов, ионов или сильного электрического поля. В зависимости от характера внешнего воздействия различают соответственно термоэлектронную, фотоэлектронную, вторичную электронную, ионно-электронную и автоэлектронную эмиссии. Во всех видах эмиссии, кроме автоэлектронной, роль внешних воздействий сводится к увеличению энергии части электронов или отдельных электронов тела до значения, позволяющего преодолеть потенциальный порог на границе тела, с последующим выходом в вакуум или в другую Среду. В случае автоэлектронной эмиссии внешнее электрическое поле превращает потенциальный порог на границе тела в барьер конечной ширины и уменьшает его высоту относительно высоты первоначального порога, вследствие чего становится возможным квантовомеханическое туннелирование электронов сквозь барьер. При этом эмиссия происходит без затраты энергии электрическим полем, чем и обусловлено название этого вида эмиссии. [c.444]

Рис. 9.1. Схема процесса туннелирования электрона через квазистатический потен циальный барьер в направлении действия поля а — атом в отсутствие внешнего поля, штрих-пунктирная линия — кулоновский потенциал, б — атом в поле с напряженностью F, сплошная кривая — потенциальный барьер. О — атомное ядро, Ег — энергия связи электрона в атоме, V — высота барьера, z — координата вдоль направления поля. При V > Ei происходит процесс надбарьерного развала атома

Процесс туннелирования электрона через потенциальный барьер при энергии электрона > F , где F — высота барьера, является принципиально квантовым явлением, не имеющим аналога в классической физике. Возможность туннелирования частицы через барьер обусловлена пространственно-волновым дуализмом свойств микрочастиц, предсказанным в 1923 году Луи де Бройлем и нашедшим в дальнейшем многочисленные экспериментальные подтверждения. [c.226]

Идея Гинзбурга [181] заключалась в создании гетерогенных структур, в которых чередовались бы пленки металла и диэлектрика (вместо диэлектрика предлагался также полупроводник [183]). Благодаря квантовому эффекту туннелирования электроны металла могли бы частично заходить внутрь диэлектрика и обмениваться друг с другом экситонами диэлектрика. Теоретическая оценка весьма трудна, ибо она очень зависит от детальных предположений о свойствах границ. Скорее всего, таким способом нельзя получить большие из-за малости слоя, в котором происходит спаривание, и слабости эффективного взаимодействия. На опыте не удалось получить существенного увеличения Тс в структурах этого типа. [c.329]

Согласно приведенному выводу ток должен быть пропорциональным Дх и Да- Далее, он должен быть пропорциональным вероятности туннелирования электрона через контакт. Но той же величине пропорциональна проводимость контакта в нормальном [c.458]

Ввиду малости вероятности туннелирования электронов мы могли <5ы в первом принижении взять грд для основной части гамильтониана без 3 1. Однако такое среднее равно нулю. Ввиду этого мы найдем первое приближение функции фо-Согласно теории возмущений (см. [118]) [c.462]

Формула вида (2.5.29) хорошо известна в теории туннельной ионизации атомов статическим электрическим полем. Поэтому часто говорят, что многофотонная ионизация в сильных оптических полях — таких, что 7 < 1, — носит туннельный характер (рис. 2.22). Можно ввести характерную туннельную напряженность оптического поля Е у , и соответствующую интенсивность световой волны /тун с у /8тг, при которой атом может ионизоваться за счет туннелирования электрона за время порядка светового периода Т - 27г/о [c.128]

Приступим теперь к вычислению вероятности туннелирования электрона сквозь пленку окисла. По-видимому, наиболее естественный подход будет заключаться в том, чтобы построить падающую и отраженную волны в одном слое, сшить их с экспоненциально затухающими волнами при той же энергии в окисле и, наконец, последние сшить с волной, прошедшей во второй слой. В обычной задаче о туннелировании эти две системы условий сшивки однозначно дают отношение интенсивностей прошедшей и падающей волн и, следовательно, вероятность прохождения. [c.298]

Боридный термокатод — катод на основе металлоподобных соединений типа МеВе, где iMe — щелочноземельный, редкоземельный металлы или торий. В качестве термокатода наиболее широко применяется гекса-борид лантана, реже — гексабориды иттрия и гадолиния и диборид хрома. Покрытие оксидного слоя тонкой пленкой осмия понижает работу выхода катода и увеличивает его эмиссионную способность. Термоэмиссионные катоды из гексаборида лантана работают при температуре 1650 К и обеспечивают получение плотности тока ТЭ до 50 А/см . Высокая механическая прочность и устойчивость таких катодов к ионной бомбардировке позволяет использовать их в режиме термополевой эмиссии (при напряженности внешнего электрического поля 10° В/см значительная часть эмиссионного тока обусловлена туннелированием электронов сквозь барьер). В этом режиме катод из гексаборида лантана при температуре 1400—1500 К может эмитировать ток с плотностью до 1000 A/ м . Катоды из гексаборида лантана не отравляются на воздухе и устойчиво работают в относительно плохом вакууме. Срок их службы не зависит от давления остаточных газов в приборе до давлений порядка 10 Па. Эти катоды используются в ускорителях и различных вакуумных устройствах. [c.571]

В этом случае возможен прямой туннельный переход электронов из валентной зоны р-области в зону проводимости п-областн, просачивающихся сквозь потенциальный барьер толщиной х и высотой, меняющийся от Eg в точке до О в точке Jta. С увеличением толщина барьера уменьшается (рис. 8.25, б) и напряженность поля Ё в нем растет. Если р — /г-переход достаточно тонок, то уже при сравнительно невысоком Vas поле ё достигает такого значения, при котором начинается интенсивное туннелирование, электронов сквозь, р — / -переход и его пробой. Для германия это происходит при ё X 3 10 В/м, для кремния при й 10 В/м. Такой пробой называется туннельным. Обратная ветвь ВАХ перехода, отвечающая этому типу пробоя, показана иа рис. 8.24 кривой 2. С увеличением толщины р — -перехода вероятность туннельного просачивания электронов уменьшается и более вероятным становится лавинный пробой. [c.239]

Наряду с термоэмиссионным механизмом прохождения тока через тонкие диэлектрические пленки возможно и туннелирование электронов сквозь потенциальный барьер, образованный диэлектриком (рис. 10. 6, й). Как следует из выражения (3.40), вероятность туннелирования резко возрастает с уменьшением высоты барьера Ф = [У — и его толщины d. Поэтому в очень тонких слоях (единицы нанометров) tyннeльнын ток может достигать величины, сравнимой с током надбарьерной инжекции и даже существенно превышать его. [c.277]

Рассмотрим качественно вид ВАХ туннельной структуры. Так как туннелирование электронов может идти лишь на свободные уровни, то в отсутствие внешнего смещения участвовать в переходах удет лишь незначительная часть электронов, энергия которых близка к фермиевской. Эти электроны образуют встречные потоки равной величины. При приложении к структуре внешнего смещения V возможность туннелирования получает группа электронов отрицательного электрода с энергиями от до fx (рис. 10.6, б). При малых смещениях число таких электронов пропорционально смещению V. Так как прозрачность барьера для всех этих электронов практически одинаковая, то туннельный ток должен быть также прямо пропорционален смещению / F. При больших смещениях средняя высота и толщина потенциального барьера для туннелиру- [c.277]

При классификации Д. т. по фи 1. принципу выделяют туннельные диодм, в к-рых толп ина обеднённого-слоя столь мала (- 100 А), что энергетич. барьер между р- и п-областями оказывается прозрачным для туннелирования. электронов из валентной зоны в зону проводимости и обратно. Они изготавливаются из высоко-легпров. (вырожденных) полупроводников. Суперпозиция туннельного и обыч юго зонного механизмов, проводимости обусловливает Л -образную вольт-ам-перную характеристику (В АХ) с участком отрм1 атель-ного дифференциального сопротивления. -Чта особенность ВАХ и определяет гл. область применения туннельных диодов — генерацию СВЧ-излучения небольшой мощности. [c.628]

Ф-лы (2, 3) имеют простой физ. смысл. В электрич. ноле энергстич. зоны наклоняются (рис, ), Если суммарная энергия электрона и дырки, равная Йси, больше Sg, то в этом случае волновые ф-ции электрона tpg и дырки 1 з, перекрываются коэф. поглощения а велик, а его осцилляции объясняются интерференцией падающей и отражённой от потенц. барьера (обусловленного полем Е) электронных волн. Интерференц. картина частично сглаживается после усреднения по направлениям движения. При суммарной энергии fia iSg классически доступные области для электрона и дырки пространственно разделены, однако их волновые ф-ции ipj и ярд всё же перекрываются своими экспоненциальными хвостами под барьером. Т. о., в электрич. поле поглощение при ka[c.346]

Мезоскопич. явления возможны в электронных приборах, в к-рых применяется туннелирование электронов через потенц. барьер (см., напр.. Туннельный диод). Барьеры, как правило, оказываются неоднородными, их прозрачность определяется редко расположенными участками малой толщины барьера ( проколами ), Ср. расстояние между соседними проколами велико, и для не слишком большой площади барьера Л его прозрачность испытывает гигантские мезоскопич. флуктуации как ф-ция напряжения или магн. поля Н [2], [c.94]

Представления о порядках величии можно дать для существенно нерезонансного случая ю/Юа < 1. В этой ситуации пробой прозрачных кристаллов и стёкол в поле импульсов длительностью Тд ж 10" с происходит при /др ж 10 —10 Вт/см . При х ж 10" с верх, граница интенсивностей, при к-рых конденсиров. среда ещё не успевает ионизоваться, повышается до значений Ijip ж 10 —10 Вт/см . При I = / ж 10 Вт/см атом ионизуется за счёт туннелирования электрона в световом поле за время порядка светового периода этим определяется предельная оптич. прочность вещества в нереэонансных условиях. При / <к /а [в нерезонансном случае ж (<л/а>д) /д] линейный и нелинейный отклики вещества определяются фактически откликом квазисвободных электронов. [c.294]

В случае по.ц провибни-ков туннелирование электронов через р— -перс-ход часто осуществляется через т.н. непрямой переход, когда элек- [c.173]

Основные параметры Т. д. макс. прямой ток и мин. прямой ток / и. соответствующие им напряжения и (значения этих параметров для Т. д. на GaAs и Ge приведены на рис. I) отрицат. дифференц. сопротивление, определяемое наклоном падающего участка ВАХ (ВГ на кривой 2, рис. Г), имеет значения (по абс. величине) для разд. типов Т. д. от единиц до десятков Ом Т. д. могут работать в более широком интервале темп-р, чем обычные диоды, изготовленные на основе того же материала (до 200 " С германиевые до 600 С арсенидгаллиевые). Поскольку рабочий диапазон смещений Т, д. расположен в области значительно более низких напряжений по сравнению с др. полупроводниковыми приборами, то они относительно маломощны (выходная мощность порядка мВт). Малая инерционность процесса туннелирования электронов позволяет применять Т. д. на частотах СВЧ-диапазона вплоть до десятков ГГц. Предельная рабочая частота Т. д. (при использовании его в качестве [c.175]

Важную роль при анализе электрических свойств наноматериалов играют параметры к = 5// и Ь/1, т. е. толщина пленки и размер зерен, нормированные на длину свободного пробега носителей /, а также коэффициенты зеркального отражения электронов от вне-щних поверхностей и туннелирования электронов через поверхности раздела. [c.66]

Молекулярные переключатели на основе ротаксанов во включенном виде (обычно это химически восстановленное состояние) обладают проводимостью за счет туннелирования электронов между незанятыми орбиталями. В окисленном состоянии, которое возникает при повышении подаваемого напряжения, появляется барьер и туннелирование становится невозможным (переключатель размыкается). Различие в проводимости этих двух состояний составляет 10 , что гораздо ниже, чем в случае обычных полупроводниковых транзисторов, для которых это различие составляет примерно 10 . Поиски других молекул для аналогичных устройств продолжаются. [c.168]

На туннелирование электронов в наноразмерных структурах существенное влияние оказывает квантовое ограничение. Квантование их энергетических состояний в тонких периодически расположенных ямах вызывает появление у туннелирования резонансного характера. Поэто- [c.150]

Практически предельные отклонения поверхности, которые связаны уже с атомной структурой тел, позволяет исследовать растровая туннельная микроскопия (РТМ). В РТМ используется явление туннелирования электронов между двумя близко расположенными электродами. Принцип работы РТМ заключается в том, что металлическая игла, закрепленная в трехкоординатном пьезоприводе, перемещается над исследуемой поверхностью на расстоянии, обеспечивающем протекание туннельного тока. Сила тока / определяется величиной зазора между иглой и поверхностью [c.180]

Для такой ямы в достаточно широкой области полей (Fразмерного квантования (Е) и расположенного выше континуума возбужденных состояний. (Существующая при = О подзона (Е) уже в слабых полях размывается в континуум состояний из-за туннелирования электрона через треугольный барьер). [c.64]

В , происходит туннелирование электрона из В центра в А+ центр и рекомбинация. Вероятность таких межямных рекомбинационных переходов должна сушественно изменяться в присутствии случайных кулоновских полей. Интересно отметить, что при ян-теллеровской перестройке р -центров в результате лазерного облучения кремния часть А-центров переходит в возбужденное состояние Г (рис.5.3), а спин-зависяший канал рекомбинации исчезает. Исследования угловой анизотропии Б-фактора р -центров, ответственных за эту часть рекомбинации, указывает на сушественную разупорядоченность приповерхностной области монокристалла кремния. [c.208]

Р.П) будет большой. Перекрытие волновых функций соседних атомов мало для электронов внутренних оболочек атома. Например, у редкоземельных металлов волновые функции электронов 4/-оболочки почти не перекрываются. Интеграл перекрыт 1я определяет быстроту квантового туннелирования электрона от одного иона к другому. Если эффективная масса электрона велика, то он туннелирует медленно от данного иона к соседнему. Очень узкие зоны, связанные с 1х-, 2х- и 2р-уровнями натрия, описаны в обзоре Слэтера [4], [c.352]

Смотреть страницы где упоминается термин Туннелирование электронов : [c.376] [c.452] [c.92] [c.196] [c.196] [c.325] [c.689] [c.87] [c.88] [c.642] [c.538] [c.173] [c.227] [c.297]

Смотреть главы в:

Теория твёрдого тела -> Туннелирование электронов

Теория твёрдого тела (1972) -- [ c.297 , c.304 ]

ПОИСК

Одновременное туннелирование нескольких электронов

Туннелирование

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...