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第三組 組員： 109 陳思翰 109 林竑帆 109 蔡子凡

穿隧效應. 第三組 組員： 109 陳思翰 109 林竑帆 109 蔡子凡. 穿隧效應的原理. 穿隧效應的原理. 在量子力學裏，量子穿隧效應為一種量子特性，例如電子等微觀粒子能夠穿過它們本來 無法通過的「障壁」的現象。 根據量子力學，微觀粒子具有波的性質，而有不為零的機率穿過位能障壁。 而所謂的穿隧效應就是指粒子可穿過比本身總能量高的能量障礙。. 穿隧效應的原理. 以古典力學的角度來看 向牆壁投擲小球時，小球不可能穿過牆壁，因此反彈回來在日常生活中，所有運動皆遵從基本的力學原理. 穿隧效應的原理. 以量子力學來看

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Presentation Transcript

  1. 穿隧效應 第三組組員：109陳思翰 109林竑帆109蔡子凡

  2. 穿隧效應的原理

  3. 穿隧效應的原理 在量子力學裏，量子穿隧效應為一種量子特性，例如電子等微觀粒子能夠穿過它們本來 無法通過的「障壁」的現象。 根據量子力學，微觀粒子具有波的性質，而有不為零的機率穿過位能障壁。 而所謂的穿隧效應就是指粒子可穿過比本身總能量高的能量障礙。

  4. 穿隧效應的原理 • 以古典力學的角度來看 • 向牆壁投擲小球時，小球不可能穿過牆壁，因此反彈回來在日常生活中，所有運動皆遵從基本的力學原理

  5. 穿隧效應的原理 • 以量子力學來看 • 我們通常認為電子是粒子。但是，當很多電子撞擊一層很薄的障礙物時，量子力學預測電子的表現像波動多於像粒子。結果，有一些電子仍然被反彈回來，但另一些電子竟能穿越障礙物。

  6. 穿隧效應的原理 • 當原子中的電子，獲得足夠的能量，且鄰近亦有其他原子(如其他量子點)可接納此電子之處，該電子可跳躍而出進入鄰近的其他原子

  7. 穿隧效應的原理 • 簡單來說 • 好比水波沖擊堤防，有一小部分的水可以穿越堤防的裂縫一樣。

  8. 穿遂效應的歷史

  9. 歷史 • 科學家最早注意到的隧道效應現象是放射性α衰變，1928 年，喬治·伽莫夫正確地用量子穿隧效應解釋了原子核的 α衰變。 • 美籍俄裔物理學家、 天文學家、科普作家

  10. 歷史（續） • 同時期，Ronald Gurney 和 Edward Condon 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。 • 愛德華勒康登（Edward Condon）（1992年3月2日－1974年3月26日）是個美國傑出的核物理學家。在量子力學的先驅，於二戰期間參予發展核武器和雷達。

  11. 歷史（續） • 江崎玲於奈1973年獲頒諾貝爾物理獎。 • 穿隧效應是一種量子力學效應，說明電子可穿越一個位能障礙，打破古典理論預測它無法穿越的門檻，以量子物理的觀點來看，是有可能的。

  12. 穿隧效應的應用 掃描穿隧顯微鏡 (STM)

  13. 掃描穿隧顯微鏡 (STM) • 掃描隧道顯微鏡是一種利用量子力學的隧道效應的非光學顯微鏡 • 它於1981年由格爾德·賓寧及海因里希·羅雷爾發明

  14. 掃描穿隧顯微鏡 (STM) • 它是一種掃描探針顯微術工具，掃描隧道顯微鏡可以讓科學家觀察和定位單個原子 • 它具有比它的同類原子力顯微鏡更加高的解析度

  15. 掃描穿隧顯微鏡 (STM)和原子力顯微鏡（AFM）的差別

  16. 工作方式

  17. 工作方式(續) • 掃描穿隧顯微鏡下的石墨

  18. 應用 觀察微小(奈米)物體的表面 形貌此外掃描隧道顯微鏡 在低溫（4k） 可以探針尖端精確操縱原子

  19. 應用(續) • 1990年IBM科學家在絕對溫度4度下，，將37個氙原子製造出世界上最小字的「IBM」

  20. 結語 • 是顯微鏡技術的一大進展，也成為往後奈米技術中的主要分析工具，專門用來觀測金屬或半導體的表面。

  21. END 謝謝聆聽

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