Co to jest skrzyżowanie tunelowe?

Złączenie tunelu jest punktem, w którym spotykają się dwa różne materiały elektryczne lub magnetyczne, zwykle oddzielone cienką barierą, w celu przekazywania elektronów z jednego materiału do drugiego.Definiujący aspekt połączenia tunelu polega na tym, że mechanicznie elektrony są zbyt słabe, aby przeniknąć do bariery skrzyżowania, ale i tak sprawdzają zasadę zwaną tunelowaniem kwantowym.Złącze tunelowe są przydatne w wielu szybko działających urządzeniach elektronicznych, takich jak chipy pamięci flash, zwiększenie wydajności komórek fotowoltaicznych oraz konstrukcja niezwykle szybkich diod zdolnych do reakcji przy wyższych częstotliwościach, niż w przeciwnym razie byłoby to możliwe.

Zasada kwantowejTunelowanie, na których opiera się działanie wszystkich połączeń tunelowych, opiera się na teoriach mechaniki kwantowej.Teorie te stwierdzają, że chociaż matematycznie elektron nie ma aktywnej energii mechanicznej, aby przejść przez przechowywaną energię danej bariery, szanse na dane elektron naruszenia bariery, choć wyjątkowo małe, nie są zerowe.Ponieważ przechodzenie elektronu choć oczywiście lepsza bariera nie jest zwykle możliwa matematycznie lub mechanicznie, ale istnieje jednak naukowcy przypuszczali, że elektron osiągnie to w wyniku teorii mechaniki kwantowej zwanej dualizacją części fali.

fala-Teoria dualności cząstek stwierdza, że wszystkie formy materii, elektryczność w przypadku połączenia tunelu, istnieją jednocześnie w dwóch oddzielnych stanach.Po pierwsze, materia istnieje jako cząstka, taka jak elektron, który ma pewną ilość aktywnej energii mechanicznej ze względu na jej masę i prędkość.Po drugie, materia istnieje jako przebieg, który działa i wibruje z pewną częstotliwością.

W wyniku dualności fali cząstek fali elektron może nie mieć aktywnej energii mechanicznej do przejścia przez barierę;Jednak przy wystarczającej częstotliwości może mieć wystarczającą ilość energii fali, aby przejść przez barierę.Przy wystarczająco wysokiej częstotliwości energia fali elektronu może dosłownie wibrować poprzez barierę niskiej częstotliwości w akcji zwanej tunelowaniem kwantowym.W wyniku bardzo wysokich częstotliwości związanych z tunelowaniem kwantowym działania zaangażowanych elektronów odbywają się bardzo szybko, co pozwala urządzeniu, które wykorzystuje połączenie tunelu do bardzo szybkiego działania.Prędkość tę można następnie wykorzystać do przyspieszenia działania urządzeń elektrycznych lub do wykrywania, identyfikacji i reagowania na bardzo szybko poruszające się formy energii, takie jak fale świetlne.

W praktyce połączenia tunelowe są używane przede wszystkim w elektronice.Zapewniają prędkość czytania i pisania do i z pamięci flash, umożliwiają produkcję niezwykle szybkich oscylatorów, które zwiększają prędkość operacyjną komputerów i pozwalają na budowę instrumentów naukowych, które mogą wykrywać i działać w środowiskach o wysokim promieniu.

Złącze tunelowe można również wykorzystać do interakcji z energią świetlną i bierze udział w szeregu projektów badawczych związanych z światłem.W badaniach czystej energii jest włączany do wysokowydajnych ogniw słonecznych, gdzie jego wysokie częstotliwości operacyjne pozwalają mu uchwycić więcej energii niż komórki konwencjonalne z tej samej ilości światła.Jest również stosowany w połączeniu z nadprzewodnikami do wytwarzania detektorów podobnych do tych stosowanych w kamerach cyfrowych, z wyjątkiem, że mogą one zobaczyć ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i wiele innych rodzajów energii i promieniowania przebiegu.