Tunneliefekt: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
P math fix |
Resümee puudub |
||
1. rida:
Kui vaadelda elektroni, mis on [[ainelaine]], siis on sel lõplik tõenäosus lekkida või imbuda (öeldakse ka: tunneleeruda) läbi barjääri ja ilmuda välja selle vastasküljel. Tunneleerumine toimub olukorras, kus elektroni [[
[[Pilt:Potencialova bariera.svg|pisi|216x216px|
Võime vaadelda lõpliku laiusega potentsiaalibarjääri <math>U=\begin{Bmatrix} U_0, 0\leqslant x \leqslant a,\\ 0, x<0, x>a. \end{Bmatrix}</math>
Tõenäosust iseloomustab [[tõenäosustihedus]], mis leitakse [[Schrödingeri võrrand]]ist arvutatud [[lainefunktsioon]]i abil; seega kasutatakse tunneliefekti olemasolu tõestamiseks Schrödingeri võrrandit.<ref name=":2" />
Osakeste läbiminekut potentsiaalibarjäärist iseloomustab barjääri [[läbilaskvuskoefitsient]], mis üldiselt sõltub nii barjääri kõrgusest kui ka barjääri laiusest.
== Rakendused ==
Tunneliefekti tõttu esineb hulk nähtusi, mis klassikalise teooria järgi oleks võimatud. Tänu nendele nähtustele on tunneliefektil mitmeid olulisi tehnilisi rakendusi:
[[Pilt:GE 1N3716 tunnel diode.jpg|pisi|165x165px|
* Tunneliefektil on palju rakendusi tehnikas, näiteks [[tunneldiood]]is, mida elektronid läbivad tunneleerumise teel, mistõttu elektronide voogu saab kärmelt muuta potentsiaalibarjääri kõrguse muutmise kaudu. Seade on sobiv erilist kiiretoimelisust nõudvais rakendustes.<ref name=":0" /><ref name="PvVP8" />
* Üheks oluliseks nähtuseks loetakse [[elektronide külmemissioon]]i, kus elektronid saavad metallist väljuda ainult tunneliefekti tõttu, kui metall on asetatud välisesse elektrivälja. See nähtus vastandub [[termoemissioon]]ile, kus metalli kuumutamisel saadud soojusliikumise energia ületab [[väljumistöö]].<ref name=":2" /> Elektronide külmemissioon on oluline nähtus [[pooljuht]]- ja [[ülijuht]]materjalides, mis tänapäeval on tähtsal kohal [[välkmälu]]de ja ka mõnede [[elektronmikroskoop]]ide valmistamisel.<ref name="z9Tic" />
* Tunneliefekt aitab kaasa ka [[tuumareaktsioon]]ides, nt tuumade [[Radioaktiivne lagunemine|radioaktiivsel lagunemisel]] [[alfaosake]]ste tekkega (tuumade [[alfalagunemine]]) ja tuumade ühinemisel Päikese sisemuses ja [[vesinikupomm]]is.<ref name=":2" />[[Pilt:Quantum tunnel effect and its application to the scanning tunneling microscope.ogv|pisi|267x267px|Animatsioon tunneliefektist ja [[skaneeriv tunnelmikroskoop|skaneeriva tunnelmikroskoobi]] (STM) tööpõhimõttest]]
* Tunneliefektil rajaneb ka [[skaneeriv tunnelmikroskoop]] ([[skaneeriv tunnelmikroskoop|STM]]) (vt tööpõhimõtte animatsiooni paremal), kus kasutatakse elektronide ainelaineid. Need palju lühemad lained ei haju pinnalt nii nagu valguslained optilises mikroskoobis, mistõttu on võimalik vaadelda palju väiksemaid detaile. Kujutis tekitatakse elektronidega, mis tunneleeruvad läbi potentsiaalibarjääride STM teravikul. Teraviku ja uuritava objekti pinna vahele on rakendatud nõrk [[elektripinge]] ( u 10 mV). Kui viia teravik küllalt lähedale, siis saavad elektronid uuritavast näidisest läbi selle vahemiku (barjääri) tunneleeruda ning [[tunnelvool]]u tekitada. Vool muutub tugevamaks, kui vahemaa pinna ja mikroskoobi otsa vahel väheneb. Kui mõõta tunnelvoolu suurust teraviku skaneerimisel objekti pinna kohal, on võimalik saada infot pinnaaatomite kohta. Vool muundatakse kõrguse arvutamise teel ning see annab materjali pinna nanomeetrilise [[tüpograafia]] – saadud videokujutise abil on näha uuritava proovi [[pinnareljeef]]i. Tunnelmikroskoobiga on võimalik ka aatomeid ja molekule mööda pinda nihutada.Tänapäeval toodetakse tunnelmikroskoope tööstuslikult ja neid kasutatakse paljudes laborites üle kogu maailma.<ref name=":0" /><ref name=":2" />
==Tunneliefekti alaliigid==
Tunneliefekti saab jaotada Schottky efektiks ja Fowler-Nordheimi efektiks. Fowler-Nordheimi tunneleerumine on kvantmehaanilise
Ralph H. Fowler ja Lothar Wolfgang Nordheim olid esimesed, kes tulid välja ideega, et elektrostaatiline väli võib põhjustada sellist emissiooni ja kirjeldasid selle Schrödingeri võrrandist tuletatud valemitega. Nad lahendasid Schrödingeri valemi teravate või ümardatud nurkadega kolmnurkse potentsiaalibarjääri kohta. Saadud Fowler-Nordheimi valemeid kasutatakse ka kirjeldamaks väljaemissioone teistest materjalidest, kuid kõige täpsemini kirjeldavad need valemid siiski emissioone metallidest kristallidesse. Fowler-Nordheimi valemid on kõigest reaalse füüsilise efekti lähendused, kuna kui sisestada Schrödingeri valemisse realistlikumad potentsiaalibarjääri kujud, siis on saadud diferentsiaalvõrrandid analüütiliselt lahendamatud.
25. rida ⟶ 26. rida:
Schottky efekt aga kasutab elektrivälja, et potentsiaalibarjääri madaldada. Madalama potentsiaalibarjääri puhul suureneb tunneliefekti tõttu materjalide vaheliste elektronide voog.
== Puudused ==
Moodsas tehnoloogias kasutatavate [[väljatransistor]]
[[Pilt:MOSFET Structure.png|pisi|226x226px|[[MOSFET]]<nowiki/>i lihtsustatud ehitust kujutav skeem: läte (S), pais (G), neel (D) ja substraat (B)]]
== Ajalugu ==
|