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近代物理 穿隧效應 報告

近代物理 穿隧效應 報告. 指導老師 : 莫定山 教授 學生 : 張以儒、林鈺勛. 1973 年諾貝爾獲獎得主. 江崎玲於奈 (Leo Esaki) ，日本人 加依沃 ,I. (Ivar Giaever) ，美國人 約瑟夫遜 ,B.D.(Brian David Josephson) ，英國人 共同得獎貢獻 : 研究固體中電子的行為 ( 即穿隧效應 ). 約瑟夫遜 ,B.D. 1940 年，誕生於 Cardiff 1964 年，發現 Josephson 效應 1964 年， Cambridge 大學三一學院畢業，取得物理博士學位

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近代物理 穿隧效應 報告

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  1. 近代物理穿隧效應 報告 指導老師:莫定山 教授 學生:張以儒、林鈺勛

  2. 1973年諾貝爾獲獎得主 江崎玲於奈(Leo Esaki) ，日本人 加依沃,I. (Ivar Giaever) ，美國人 約瑟夫遜,B.D.(Brian David Josephson) ，英國人 共同得獎貢獻: 研究固體中電子的行為 (即穿隧效應)

  3. 約瑟夫遜,B.D. • 1940年，誕生於Cardiff • 1964年，發現Josephson效應 • 1964年，Cambridge大學三一學院畢業，取得物理博士學位 • 1976年，結婚(與C.A.Olivier)，有一女

  4. 主要貢獻 發現Josephson效應 確立BCS理論 由理論上預測穿隧位勢的超導電流性質 研究固體上電子行為

  5. 江崎玲於奈 • 1925年，誕生於大阪 • 1947年，東京大學物理系畢業 • 1947年，神戶工業公司 • 1956年，三洋株式會社首席物理學家 • 1959年，取得東京大學博士學位 • 1959年，結婚(與M.araki)，有一子二女 • 1986年，再婚(與kondo)

  6. 主要貢獻 研究固體中，半導體與超導體間電子的穿隧行為。 提出用摻雜法改進固體半導體性狀 發明雙二極管帶給研製半導體開創了各種新的可能性

  7. 加依沃,I. • 1929年，誕生於bergen • 1952年，結婚(與I.Skramstad)，有一子三女 • 1952年，在Norwegian工技學院獲得工程學位 • 1954年，在奇異公司擔任機械工程師 • 1964年，在Rensselaer工技學院取得物理博士學位

  8. 主要貢獻 研究固體中電子行為 超導性質研究 發現超過導體穿隧效應

  9. 穿隧效應 量子世界中，粒子是有機率可以穿越過比自身能量高的能障，到位能障的另一邊。 穿隧粒子的能量不變，只有量子幅降低。因此，找到粒子的機率也會降低 量子穿隧效應展示圖。 P.S. 量子幅又稱為機率幅，可以描述粒子的位置。

  10. 穿隧效應 歷史 • 1928 年，喬治·伽莫夫用量子穿隧效應解釋了原子核的 α衰變。 • 同時期，Ronald Gurney 和 Edward Condon這兩位科學家也獨立地研究出α衰變的量子穿隧效應。不久，兩組科學隊伍都開始研究粒子穿透入原子核的可能性。 P.S. α衰變，是一種放射性衰變（核衰變）；發生α衰變時，一顆α粒子會從原子核中射出，這過程就稱為穿隧效應。

  11. 古典力學&量子力學 在古典力學，粒子會被牢牢束縛於原子核內，主要是因為粒子需要超大的能量，才能逃出原子核的非常強的束縛。所以經典力學無法解釋α衰變。 在量子力學，粒子不需要擁有很強的能量，才能逃出原子核；可以有機率性的穿透逃出原子核的束縛。

  12. 穿隧效應的應用 • 掃描穿隧顯微鏡:當探針與樣品間距離很小時，在兩者之間加上微小電壓，則電子就會在樣品與探針間形成穿隧電流， 加以測量物品上的微小變化。

  13. 掃描穿隧顯微鏡 取像法 • 直接以穿隧電流取像 • 掃描速度快 • 表面起伏不能太大 • 設定固定的穿隧電流 • 利用伸縮高度成像 • 可接受表面高低起伏大 定電流取像法 定高度取像法

  14. 掃描穿隧顯微鏡 超高真空掃描探針顯微鏡 顯微鏡下的探針實圖

  15. Thanks for your attention !

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