量子線

在凝聚態物理中,量子線指導電性質受到量子效應影響的導線.由於該效應通常在納米尺度才出現，故也稱為納米線。由於傳導電子在切向上受到量子束縛,切向能量呈現量子化: $E_0$ ("基態" 能量), $E_1$ ,... (另見量子諧振子).量子化的主要後果是量子線的電阻不能用傳統的公式:

R=\rho{l \over S}

獲得(這裏 $\rho$ 電阻係數, $l$ 長度, $S$ 截面積)。量子線電阻必須通過對橫向能量的精確計算而獲得,而且必然是量子化的。

納米線的直徑越小,這種量子效應就愈加明顯。半導體線的電阻在直徑100納米左右開始顯示可觀測的量子性,而金屬要在原子量級才能顯現.

碳納米管

碳納米管被視作最具有可行性的量子線。

碳納米管具有一些特殊的電學性質。常用向量C_h表示碳納米管上原子排列的方向，其中 $\mathbf{C_h}=n\mathbf{a_1}+m\mathbf{a_2}$ ，記為(n,m)。a₁和a₂分別表示兩個基矢。(n,m)與碳納米管的導電性能密切相關。對於一個給定(n,m)的納米管，如果有2n+m=3q（q為整數），則這個方向上表現出金屬性，是良好的導體，否則表現為半導體。對於n=m的方向，碳納米管表現出良好的導電性，電導率通常可達銅的1萬倍。取決於其方向性，碳納米管可用來製作半導體晶片中的導線和電晶體，有望得到更大的開通電流和更快的速度，可用於替代矽晶片，但該技術仍在研究中。

量子線的用途

量子線可以用來製作電晶體.電晶體是現代電子電路的基本構成元件。對於製作電晶體來說，最關鍵的問題是確保柵極能夠有效控制對導電溝道的開閉。根據摩爾定律，電晶體的尺寸將會越來越小，直到納米級別。這使得保持足夠的控制越來越困難。

如果把柵極製作在納米線外圍，用量子線作導電溝道，這樣的電晶體將會有優良的導電特性。^[1]

另見

參考資料

↑ Appenzeller, Joerg; Knoch, Joachim; Bjork, Mikael T.; Riel, Heike; Schmid, Heinz; Riess, Walter. Toward nanowire electronics. IEEE Transactions on Electron Devices. 2008, 55 (11): 2827. Bibcode:2008ITED...55.2827A. doi:10.1109/TED.2008.2008011.

[1] Appenzeller, Joerg; Knoch, Joachim; Bjork, Mikael T.; Riel, Heike; Schmid, Heinz; Riess, Walter. Toward nanowire electronics. IEEE Transactions on Electron Devices. 2008, 55 (11): 2827. Bibcode:2008ITED...55.2827A. doi:10.1109/TED.2008.2008011.

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