[科普中國]-量子線

量子線描述了載流子在兩個維度上被限制的情況，如在z軸和y軸上被限制在一個很小的尺度為d的范圍內(nèi)(線的橫截面積為d2)，而在x方向可自由移動。這種情況類似載流子在碳納米管或者硅納米導(dǎo)線中的運動。

簡介在凝聚態(tài)物理中,量子線指導(dǎo)電性質(zhì)受到量子效應(yīng)影響的導(dǎo)線.由于該效應(yīng)通常在納米尺度才出現(xiàn)，故也稱為納米線。由于傳導(dǎo)電子在切向上受到量子束縛,切向能量呈現(xiàn)量子化:("基態(tài)" 能量),,... (另見量子諧振子).量子化的主要后果是量子線的電阻不能用傳統(tǒng)的公式:

獲得(這里電阻系數(shù),長度, 截面積)。

量子線電阻必須通過對橫向能量的精確計算而獲得,而且必然是量子化的。

納米線的直徑越小,這種量子效應(yīng)就愈加明顯。半導(dǎo)體線的電阻在直徑100納米左右開始顯示可觀測的量子性,而金屬要在原子量級才能顯現(xiàn).1

碳納米管碳納米管被視作最具有可行性的量子線。

碳納米管具有一些特殊的電學(xué)性質(zhì)。常用矢量Ch表示碳納米管上原子排列的方向，其中，記為(n,m)。a1和a2分別表示兩個基矢。(n,m)與碳納米管的導(dǎo)電性能密切相關(guān)。對于一個給定(n,m)的納米管，如果有2n+m=3q（q為整數(shù)），則這個方向上表現(xiàn)出金屬性，是良好的導(dǎo)體，否則表現(xiàn)為半導(dǎo)體。對于n=m的方向，碳納米管表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性，電導(dǎo)率通?？蛇_(dá)銅的1萬倍。取決于其方向性，碳納米管可用來制作半導(dǎo)體芯片中的導(dǎo)線和晶體管，有望得到更大的開通電流和更快的速度，可用于替代硅芯片，但該技術(shù)仍在研究中。

量子線的用途量子線可以用來制作晶體管.晶體管是現(xiàn)代電子電路的基本構(gòu)成元件。對于制作晶體管來說，最關(guān)鍵的問題是確保柵極能夠有效控制對導(dǎo)電溝道的開閉。根據(jù)摩爾定律，晶體管的尺寸將會越來越小，直到納米級別。這使得保持足夠的控制越來越困難。

如果把柵極制作在納米線外圍，用量子線作導(dǎo)電溝道，這樣的晶體管將會有優(yōu)良的導(dǎo)電特性。[1]

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李宗秀 - 副教授 - 黑龍江財經(jīng)學(xué)院