
【電】 dissipative tunneling effect
耗能隧道效應(Energy-Dissipative Tunneling Effect)是量子力學中隧道效應的一種特定表現形式,它描述了粒子在穿越勢壘時伴隨顯著能量耗散的過程。以下從漢英詞典角度并結合物理學原理進行詳細解釋:
耗能 (Hàonéng / Energy Dissipation)
指系統在過程中損失能量的現象,通常轉化為熱能或其他非有用形式。在量子隧穿中,耗能可能源于粒子與勢壘内部缺陷、聲子或電磁場的相互作用 。
隧道效應 (Suìdào Xiàoyìng / Tunneling Effect)
量子粒子穿越高于自身能量的勢壘的量子行為,經典力學中不可能發生。例如電子穿越絕緣勢壘(掃描隧道顯微鏡原理) 。
組合定義
耗能隧道效應 = 粒子隧穿過程中因非彈性散射導緻動能部分耗散的現象,區别于理想彈性隧穿(如超導約瑟夫森結)。
能量耗散途徑
公式描述:
$$ Gamma propto e^{-frac{2d}{hbar}sqrt{2m(V_0-E)}} $$
其中$Gamma$為隧穿率,$d$為勢壘寬度,$V_0$為勢壘高度,$E$為粒子能量。耗能效應會降低$Gamma$的實際值。
實驗觀測
在單電子晶體管(SET)和磁隧道結(MTJ)中,電流-電壓曲線的非線性偏移及微分電導峰值展寬可表征耗能隧穿 。
耗能隧穿導緻器件發熱,制約高密度集成電路的能效設計(如FinFET晶體管)。
超導量子比特中非彈性隧穿會引發退相幹,需通過材料純化抑制能量耗散 。
Nature Physics: Inelastic tunneling spectroscopy of molecular vibrations
注:以上鍊接為示例性權威來源,實際使用需驗證鍊接有效性。若鍊接失效,建議通過DOI(如10.1038/nphys1134)在學術數據庫檢索原文。
耗能隧道效應是量子力學中的一種現象,指微觀粒子(如電子)在能量不足以跨越勢壘時,仍有一定概率穿透勢壘的特性,且該過程伴隨能量變化或耗散。以下是詳細解析:
在經典力學中,粒子若動能低于勢壘高度,無法穿越勢壘;但量子力學中,粒子的波函數會在勢壘内衰減而非完全消失,因此存在穿透概率。這種現象稱為隧道效應,而“耗能”可能指該過程中能量的動态變化或耗散,例如電子穿透勢壘時與材料相互作用導緻的能量損失。
隧穿概率可通過薛定谔方程求解。對于一維方勢壘,透射系數近似為: $$ T approx e^{-2k d} $$ 其中,$k=sqrt{frac{2m(V_0-E)}{hbar}}$,$d$為勢壘寬度,$V_0$為勢壘高度,$E$為粒子能量。
耗能隧道效應是量子力學中結合能量動态的隧穿現象,既體現微觀粒子的非經典行為,也關聯實際器件中的能量轉化。其他領域的類比用法需結合具體語境區分。
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