Vad är en Tunnel Junction?

April 3

En tunnel junction är en punkt där två olika elektriskt ledande eller magnetiska material uppfyller, vanligen separerade av en tunn barriär, i syfte att passera elektroner från ett material till ett annat. Den definierande aspekten av en tunnel korsning är att, mekaniskt sett elektronerna är för svaga för att penetrera korsningen barriären men gör det ändå om en princip som kallas kvanttunnling. Tunnelövergångar är användbara i många snabbverkande elektroniska enheter, t.ex. flash-minneskretsar, öka effektiviteten i solceller, och byggandet av extremt snabba dioder som kan reagera vid högre frekvenser än vad som annars skulle vara möjligt.

Principen om kvanttunnling, där driften av samtliga tunnelövergångar bygger, är etablerad på teorier om kvantmekanik. Dessa teorier konstatera att även om, matematiskt, saknar en elektron den aktiva mekanisk energi för att passera genom den lagrade energin i en given barriär, chanserna att någon given elektron bryter barriären, men extremt liten, är inte noll. Som bortgången av en elektron men en uppenbarligen överlägsen barriär ISNA € t normalt matematiskt eller mekaniskt möjligt, men finns ändå, har forskare gissade att elektronen åstadkommer detta som ett resultat av en kvantmekanik teori som kallas våg-partikel dualitet.

Wave-partikel dualitet teorin säger att alla former av materia, el vid en tunnel korsning, finns i två separata stater samtidigt. Först, existerar frågan som en partikel, såsom en elektron, som har en viss mängd aktiv mekanisk energi på grund av dess massa och hastighet. För det andra, finns frågan som en vågform, som driver och vibrerar med en viss frekvens.

Som ett resultat av våg-partikel dualitet, kan en elektron inte har den aktiva mekanisk energi för att passera genom en barriär; emellertid, vid en tillräckligt hög frekvens, kan den ha tillräckligt vågform energi för att passera genom barriären. Vid en tillräckligt hög frekvens, kan energi vågformen för en elektron bokstav vibrera genom lågfrekventa barriär i en åtgärd kallad kvanttunnling. Som en följd av de mycket höga frekvenser som arbetar med kvanttunnling, insatser av elektroner inblandade sker extremt snabbt, vilket gör att en enhet som använder en tunnel korsning att verka extremt snabbt. Denna hastighet kan sedan antingen användas för att påskynda användningen av elektrisk utrustning eller för att upptäcka, identifiera och reagera på energiformer såsom ljusvågor väldigt snabbrörliga.

I praktiken används tunnelövergångar används främst inom elektroniken. De ger hastigheten för läsning och skrivning till och från flashminne, låta tillverkningen av extremt snabba oscillatorer som ökar den operativa hastighet av datorer, och tillåter byggandet av vetenskapliga instrument som kan upptäcka och verkar i miljöer med hög strålning.

Tunneln korsningen kan också användas för att interagera med ljusenergi och är involverat i ett antal ljusrelaterade forskningsprojekt. I ren energi forskning är det att införlivas i högeffektiva solceller, där dess höga arbetsfrekvenser gör det möjligt att fånga mer energi än konventionella celler från samma mängd ljus. Det används också i kombination med supraledare att producera detektorer liknande de som används i digitalkameror, med undantaget att de kan se ultraviolett, röntgen, och många andra typer av energier och strålning vågform.