“量子雪崩”解开绝缘体到金属转变之谜
布法罗大学物理学教授钟汉(音译)是量子雪崩一项新研究的主要作者,该研究有助于解决一个长期存在的解开绝缘金属物理谜团,即绝缘体如何通过电场转变为金属,转变之谜这一过程称为电阻开关。量子雪崩图片来源:布法罗大学 科技日报记者 张佳欣 美国布法罗大学研究人员用“量子雪崩”解释了非导体如何变成导体,解开绝缘金属解开了绝缘体到金属转变之谜。转变之谜相关研究发表在近期的量子雪崩《自然·通讯》杂志上。 绝缘体受到强烈的解开绝缘金属电场冲击时可变成金属,这为微电子学和超级计算机提供了诱人的转变之谜可能性,但科学家尚不清楚这种电阻开关现象背后的量子雪崩物理原理。 研究人员表示,解开绝缘金属金属和绝缘体之间的转变之谜区别在于量子力学原理,该原理规定电子是量子雪崩量子粒子,它们的解开绝缘金属能级位于具有禁带的能带中。 自20世纪30年代以来,转变之谜朗道—齐纳公式一直用于解释将绝缘体的电子从较低能带推至较高能带所需的电场大小。但此后几十年的实验表明,材料需要的电场比朗道—齐纳公式估计的要小得多,仅为1/1000左右。 为了解决这个问题,研究人员决定考虑一个不同的问题:当绝缘体上能带中的电子被推动时会发生什么?于是,他们对电阻开关进行了计算机模拟,这解释了上能带中电子的存在。它表明,一个相对较小的电场可引发上下能级之间的间隙坍塌,为电子在能级之间上上下下创造一条量子路径。 打个比方,想象一些电子在二楼移动。当地板被电场倾斜时,电子不仅开始移动,而且以前被禁止的量子跃迁打开,楼层的稳定性突然崩溃,使不同楼层的电子上下流动。 这之后的问题不再是底层的电子如何向上跳跃,而是较高层在电场下的稳定性。这个想法有助于解决朗道—齐纳公式中的一些差异。这也为关于由电子本身引起的绝缘体到金属的转变或由极端高温引起的绝缘体到金属转变的争论提供了一些清晰的证据。 模拟表明,“量子雪崩”不是由热引发的。直到电子和声子(晶体原子的量子振动)的单独温度达到平衡,才会发生完全的绝缘体到金属的转变。这表明电子开关和热开关的机制并不是相互排斥的,而是可以同时出现的。
- 最近发表
- 随机阅读
-
- 近危物种亚历山大鹦鹉现身云南龙陵
- 去年全国规模以上文化企业营收增长8.2%
- 人机协作,守护地下“能源动脉”
- 3D打印电子皮肤具有弯曲和感知能力
- 神龙尽现紫禁城 你知道故宫内“藏”了多少条龙吗?
- 电商赋能 产业振兴——河北高阳探索特色产业发展新路径
- 我国科学家在全球科技治理中影响力不断提升
- 新植入设备能记录单神经元数月活动
- 中东部将遭遇剧烈降温 明起雨雪天气进入鼎盛阶段
- 封面新闻丨世界首次!我国成功克隆世界屋脊濒危牛
- 研究发现:火星在远古曾存在巨大湖泊和河流三角洲
- 生态环境部:2023年监督帮扶共推动污染物减排约39.3万吨
- 薛之谦合肥演唱会举办方被罚5万
- 国内罕见的铜翅水雉现身云南盈江
- 科普一下丨孩子是调皮还是有多动症?
- 睡前饮酒导致快速眼动睡眠减少
- 新能源、数字化助力我国商用车市场实现复苏和连增
- “健康中国·春播行动”公益活动启动
- 河南潢川“光州大集”——2024龙年新春庙会年货节开集
- 无人机“激光点云”探索智慧运检新模式
- 搜索
-