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隧穿效应的非量子机制

已有 5850 次阅读 2012-9-24 00:36 |系统分类:科研笔记| 隧穿效应, 量子隧穿效应

隧穿效应是指低能电子穿过高能势垒的现象,一般认为它需要利用量子力学的波函数来加以解释,因此也称之为量子隧穿效应。但隧穿现象非得需要量子力学才能解释吗?这并不必然。电场作用下的自由电子并不具有统一的动能,而是由于电子间的相互作用以及电子与原子核间的相互作用表现出以一定概率的动能分布。因此,虽然电子的平均动能低于势垒,但有可能部分电子的动能高于势垒,而产生隧穿现象。因此也就是说,对于导体这种弱关联多电子体系而言,隧穿不必采用量子力学就可以解释。对于单电子或少电子强关联体系而言,量子解释也不一定是必需的。因为,发生隧穿现象的势垒层往往非常薄,因此其势垒在时间和空间上都可能表现出不均一性,一旦势垒低于电子动能时就可能发生隧穿现象。因此,隧穿效应应该存在多种机制,而不必然是一种量子效应。量子隧穿效应和因势垒变化产生的隧穿理论上存在所有电子都发生隧穿的可能性,但因电子动能差异引起的隧穿却否定了这种可能性。



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