量子隧穿效应
量子力学中的概念
条目
历史版本
量子隧穿效应是量子世界特有的一种现象，它可以使量子粒子有一定的概率穿过障碍物。即使从传统意义上来说，这个粒子没有足够的能量来跨越障碍，量子隧穿效应仍来源于量子的波粒二象性以及对应的概率幅解释。由于波粒二象性的存在，使得微观粒子的运动应当用波函数（在某一时刻粒子出现在某个位置上的概率幅）来描述。如果出现障碍物，波函数会削弱，但一般不会完全消失。因此在障碍物的另一边，会存在很小的、有限的概率，即这个物体有很小的概率出现在障碍物的另一边，这种现象称为量子隧穿效应。[1]
在量子阱结构中，隧穿与势垒有着密切联系，对于一个异质结而言，如果第一种材料中的电子能量低于第二种材料中的电子能量，那么，第二种材料就成为阻挡电子运动的势垒。但是，当势垒层较薄时，电子的量子力学波动性开始起作用，它会以隧道方式通过这个势垒而构成隧道电流，这就是量子隧穿效应。在量子点结构中也存在明显的量子隧穿效应，由于强烈的三维量子封闭作用，使得电子能级的值在各个方向上都是量子化的，且每个能级上都可以积累一定数目的电子。[2]
历史
1927年，在研究分子光谱时，弗里德里希·洪德发现，对于双阱位势案例，偶对称量子态与奇对称量子态会因量子叠加形成非定常波包，其会从其中一个阱穿越过中间障碍到另外一个阱，然后又穿越回来，这样往往返返的震荡。洪德定量给出震荡周期与位势垒的高度、宽度之间的关系。