Quantum wire (original) (raw)
Der Begriff Quantendraht (engl. quantum wire) beschreibt eine räumliche Potentialstruktur, bei der die Bewegungsfreiheit von Ladungsträgern auf eine Dimension eingeschränkt wird. Für real existierende Quantendrähte wird gefordert, dass die typischen Singularitäten der eindimensionalen elektronischen Zustandsdichte nachweisbar sind. Solche Quantendrähte erlauben das experimentelle Studium des eindimensionalen Elektronengases. Quantendrähte gehören wie Quantentöpfe und Quantenpunkte zu den Quantenstrukturen.
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | Der Begriff Quantendraht (engl. quantum wire) beschreibt eine räumliche Potentialstruktur, bei der die Bewegungsfreiheit von Ladungsträgern auf eine Dimension eingeschränkt wird. Für real existierende Quantendrähte wird gefordert, dass die typischen Singularitäten der eindimensionalen elektronischen Zustandsdichte nachweisbar sind. Solche Quantendrähte erlauben das experimentelle Studium des eindimensionalen Elektronengases. Quantendrähte gehören wie Quantentöpfe und Quantenpunkte zu den Quantenstrukturen. (de) En física de la materia condensada, un hilo cuántico es un alambre conductor eléctrico en el que los efectos cuánticos afectan las propiedades del transporte. Debido al confinamiento de electrones de conducción en la dirección transversal del alambre, su energía transversal es cuantizada en una serie de valores discretos (energía de "estado fundamental", con valor bajo), ,... (ver partícula en una caja, oscilador armónico cuántico). Una consecuencia de esta cuantización es que la fórmula clásica para calcular la resistencia eléctrica de un alambre: (donde es la resistencia, es la resistividad, es la longitud, y es el área de sección transversal del alambre), no es válida para los hilos cuánticos. En lugar de ello, para calcular la resistencia de un alambre tiene que ser realizado un cálculo exacto de las energías transversales de los electrones confinados. Siguiendo desde la cuantización de la energía del electrón, la resistencia también se encuentra que debe ser cuantizada. Para un material dado, la importancia de la cuantización es inversamente proporcional al diámetro del nanohilo. De un material a otro, es dependiente de las propiedades electrónicas, especialmente en la masa efectiva de los electrones. En palabras simples esto significa que, dentro de un material dado, dependerá de cómo interactúan los electrones de conducción con los átomos. En la práctica, los semiconductores muestran claramente la cuantización de la conductancia en grandes dimensiones transversales de alambre (100 nm), porque debido al confinamiento, los modos electrónicos están espacialmente extendidos. Como resultado, sus son grandes y por lo tanto tienen bajas . Esto significa que solo pueden ser resueltas a temperatura criogénica (pocos kelvins) donde la energía de excitación térmica es más baja que la separación de energía inter-modo. Para los metales, la cuantización correspondiente a los estados más bajos de energía solo se observa en alambres atómicos. Por lo tanto, su longitud de onda correspondiente es extremadamente pequeña, teniendo una separación de energía muy grande que hace una resistencia de cuantización perfectamente observable a temperatura ambiente. (es) In mesoscopic physics, a quantum wire is an electrically conducting wire in which quantum effects influence the transport properties. Usually such effects appear in the dimension of nanometers, so they are also referred to as nanowires. (en) Nella fisica della materia condensata, un filo quantico (dall'inglese quantum wire) è un filo conduttore di elettricità, nel quale gli effetti quantistici condizionano le proprietà di conduzione. A causa del confinamento degli elettroni di conduzione nella direzione trasversale del filo, la loro energia trasversa è quantizzata in una serie di valori discreti: (stato fondamentale, minimo valore dell'energia), ,... Una conseguenza di questa quantizzazione è che la classica formula per calcolare la resistenza di un filo elettrico : non è valida per i fili quantici (dove è la resistività, è la lunghezza del filo, e è l'area della sezione trasversale del filo). Per questo motivo è necessario un calcolo esatto dell'energia trasversa degli elettroni confinati per valutare la resistenza del filo. Come conseguenza della quantizzazione dell'energia dell'elettrone si ha che anche la resistenza è quantizzata.L'entità della quantizzazione è inversamente proporzionale al diametro del nanofilo per un dato materiale. Essa inoltre dipende dalle proprietà elettroniche del materiale e dalla massa efficace degli elettroni. In altri termini questo significa che dipende da come gli elettroni di conduzione interagiscono con gli atomi interni al materiale considerato.In pratica i semiconduttori mostrano una buona quantizzazione della conduttanza per fili con diametri di grandi dimensioni (100 nm) perché gli elettroni hanno un confinamento esteso. Per i metalli, la quantizzazione corrispondente al più basso stato di energia si osserva solo nei fili atomici. (it) 量子細線 （りょうさいせん、英: quantum wire） とは、電子や正孔の移動方向が一次元のみに束縛された状態もしくは構造。 (ja) Drut kwantowy - jednowymiarowa struktura, w której ruch elektronów jest ograniczony w kierunkach poprzecznych, i pozbawiony ograniczeń w kierunku podłużnym. Ograniczeniem tym są najczęściej bardzo niewielkie rozmiary poprzeczne drutu. Taka struktura charakteryzuje się tym, że energie elektronów związane z ruchem poprzecznym są skwantowane, natomiast ruch elektronów w kierunku podłużnym odbywa się tak jak w krysztale masywnym (w szczególnym przypadku jest to ruch swobodnych nośników). To z kolei powoduje, że opór przewodnika i jego przewodność są skwantowane (wzór Landauera). (pl) Ква́нтовый про́вод (также: квантовая нить, нанопроволока) — одномерная или квазиодномерная проводящая система, в которой квантовые эффекты, возникающие за счёт малости размеров поперечного сечения, оказывают влияние на явления переноса заряда или тепла в продольном направлении. Такие объекты исследуются в физике конденсированного состояния и мезоскопической физике; они находят применение в современных транзисторах. Типичным примером квантового провода являются нанотрубки. (ru) Квантова дротина низьковимірна напівпровідникова структура, в якій тонка смужка напівпровідника з усіх боків оточена іншим напівпровідником з ширшою забороненою зоною таким чином, щоб забезпечити розмірне квантування в двох вимірах. Квантові дротини є для електронів і дірок аналогами хвилеводів, що використовуються для передачі електромагнітних коливань. Рух носіїв заряду в квантових дротинах обмежений у двох напрямках і необмежений у третьому. Тому електронні рівні утворюють . Енергію дна кожної з мінізон можна розрахувати використовуючи, наприклад, правило . Вона залежить від розмірів і форми поперечного перерізу дротини. Густина станів для кожної мінізони має полюс при енергії дна мінізони й зменшується зі збільшенням енергії. (uk) 在凝聚态物理中,量子线指导电性质受到量子效应影响的导线.由于该效应通常在纳米尺度才出现，故也称为纳米线。由于传导电子在切向上受到量子束缚,切向能量呈现量子化: ("基态" 能量), ,... (另见量子谐振子).量子化的主要后果是量子线的电阻不能用传统的公式: 获得(这里 电阻系数, 长度, 截面积)。 量子线电阻必须通过对横向能量的精确计算而获得,而且必然是量子化的。 纳米线的直径越小,这种量子效应就愈加明显。半导体线的电阻在直径100纳米左右开始显示可观测的量子性,而金属要在原子量级才能显现. (zh) |
| dbo:thumbnail | wiki-commons:Special:FilePath/Carbon_nanotube_bands.gif?width=300 |
| dbo:wikiPageID | 1327379 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 4861 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1072067043 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Quantum_mechanics dbr:Electrical_conductor dbr:Nanowire dbr:Mesoscopic_physics dbr:Conductance_quantum dbr:Cryogenic dbc:Semiconductor_structures dbr:Effective_mass_(solid-state_physics) dbr:Electrical_conductance dbr:Electrical_resistance dbr:Electrons dbr:Ballistic_transport dbc:Mesoscopic_physics dbr:Carbon_nanotube dbr:Quantum_confinement dbr:Quantization_(physics) dbr:Quantum_dot dbr:Quantum_point_contact dbr:Quantum_well dbc:Nanowire dbr:Absolute_zero dbr:Wire dbr:Planck_constant dbr:Spin_(physics) dbr:Nanowires dbr:Energy_state dbc:Quantum_electronics dbr:Semiconductor dbr:Electron_charge dbr:Quantum_of_conductance dbr:Resistivity dbr:File:Carbon_nanotube_bands.gif |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:Refs |
| dcterms:subject | dbc:Semiconductor_structures dbc:Mesoscopic_physics dbc:Nanowire dbc:Quantum_electronics |
| rdf:type | yago:WikicatSemiconductorStructures yago:Artifact100021939 yago:Object100002684 yago:PhysicalEntity100001930 yago:YagoGeoEntity yago:YagoPermanentlyLocatedEntity yago:Structure104341686 yago:Whole100003553 |
| rdfs:comment | Der Begriff Quantendraht (engl. quantum wire) beschreibt eine räumliche Potentialstruktur, bei der die Bewegungsfreiheit von Ladungsträgern auf eine Dimension eingeschränkt wird. Für real existierende Quantendrähte wird gefordert, dass die typischen Singularitäten der eindimensionalen elektronischen Zustandsdichte nachweisbar sind. Solche Quantendrähte erlauben das experimentelle Studium des eindimensionalen Elektronengases. Quantendrähte gehören wie Quantentöpfe und Quantenpunkte zu den Quantenstrukturen. (de) In mesoscopic physics, a quantum wire is an electrically conducting wire in which quantum effects influence the transport properties. Usually such effects appear in the dimension of nanometers, so they are also referred to as nanowires. (en) 量子細線 （りょうさいせん、英: quantum wire） とは、電子や正孔の移動方向が一次元のみに束縛された状態もしくは構造。 (ja) Drut kwantowy - jednowymiarowa struktura, w której ruch elektronów jest ograniczony w kierunkach poprzecznych, i pozbawiony ograniczeń w kierunku podłużnym. Ograniczeniem tym są najczęściej bardzo niewielkie rozmiary poprzeczne drutu. Taka struktura charakteryzuje się tym, że energie elektronów związane z ruchem poprzecznym są skwantowane, natomiast ruch elektronów w kierunku podłużnym odbywa się tak jak w krysztale masywnym (w szczególnym przypadku jest to ruch swobodnych nośników). To z kolei powoduje, że opór przewodnika i jego przewodność są skwantowane (wzór Landauera). (pl) Ква́нтовый про́вод (также: квантовая нить, нанопроволока) — одномерная или квазиодномерная проводящая система, в которой квантовые эффекты, возникающие за счёт малости размеров поперечного сечения, оказывают влияние на явления переноса заряда или тепла в продольном направлении. Такие объекты исследуются в физике конденсированного состояния и мезоскопической физике; они находят применение в современных транзисторах. Типичным примером квантового провода являются нанотрубки. (ru) 在凝聚态物理中,量子线指导电性质受到量子效应影响的导线.由于该效应通常在纳米尺度才出现，故也称为纳米线。由于传导电子在切向上受到量子束缚,切向能量呈现量子化: ("基态" 能量), ,... (另见量子谐振子).量子化的主要后果是量子线的电阻不能用传统的公式: 获得(这里 电阻系数, 长度, 截面积)。 量子线电阻必须通过对横向能量的精确计算而获得,而且必然是量子化的。 纳米线的直径越小,这种量子效应就愈加明显。半导体线的电阻在直径100纳米左右开始显示可观测的量子性,而金属要在原子量级才能显现. (zh) En física de la materia condensada, un hilo cuántico es un alambre conductor eléctrico en el que los efectos cuánticos afectan las propiedades del transporte. Debido al confinamiento de electrones de conducción en la dirección transversal del alambre, su energía transversal es cuantizada en una serie de valores discretos (energía de "estado fundamental", con valor bajo), ,... (ver partícula en una caja, oscilador armónico cuántico). Una consecuencia de esta cuantización es que la fórmula clásica para calcular la resistencia eléctrica de un alambre: (es) Nella fisica della materia condensata, un filo quantico (dall'inglese quantum wire) è un filo conduttore di elettricità, nel quale gli effetti quantistici condizionano le proprietà di conduzione. A causa del confinamento degli elettroni di conduzione nella direzione trasversale del filo, la loro energia trasversa è quantizzata in una serie di valori discreti: (stato fondamentale, minimo valore dell'energia), ,... Una conseguenza di questa quantizzazione è che la classica formula per calcolare la resistenza di un filo elettrico : (it) Квантова дротина низьковимірна напівпровідникова структура, в якій тонка смужка напівпровідника з усіх боків оточена іншим напівпровідником з ширшою забороненою зоною таким чином, щоб забезпечити розмірне квантування в двох вимірах. Квантові дротини є для електронів і дірок аналогами хвилеводів, що використовуються для передачі електромагнітних коливань. Рух носіїв заряду в квантових дротинах обмежений у двох напрямках і необмежений у третьому. Тому електронні рівні утворюють . Густина станів для кожної мінізони має полюс при енергії дна мінізони й зменшується зі збільшенням енергії. (uk) |
| rdfs:label | Quantendraht (de) Hilo cuántico (es) Filo quantico (it) 量子細線 (ja) Quantum wire (en) Drut kwantowy (pl) Квантовый провод (ru) 量子线 (zh) Квантова дротина (uk) |
| owl:sameAs | freebase:Quantum wire yago-res:Quantum wire wikidata:Quantum wire dbpedia-de:Quantum wire dbpedia-es:Quantum wire dbpedia-it:Quantum wire dbpedia-ja:Quantum wire dbpedia-pl:Quantum wire dbpedia-ru:Quantum wire dbpedia-tr:Quantum wire dbpedia-uk:Quantum wire dbpedia-zh:Quantum wire https://global.dbpedia.org/id/4oBrn |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Quantum_wire?oldid=1072067043&ns=0 |
| foaf:depiction | wiki-commons:Special:FilePath/Carbon_nanotube_bands.gif |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Quantum_wire |
| is dbo:wikiPageRedirects of | dbr:Quantum_wires |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Sankar_Das_Sarma dbr:Electromagnetically_induced_transparency dbr:Nanowire dbr:Jonathan_Finley dbr:Index_of_physics_articles_(Q) dbr:Quantum_computing dbr:Conductance_quantum dbr:Surface_states dbr:Wannier_equation dbr:Quantum_heterostructure dbr:Crosslight_Software dbr:Orbiton dbr:Density_matrix_renormalization_group dbr:Density_of_states dbr:Ibercivis dbr:Physica_(journal) dbr:Ballistic_conduction_in_single-walled_carbon_nanotubes dbr:Laser_diode dbr:Fractionalization dbr:Glossary_of_nanotechnology dbr:Quantum_dot dbr:Quantum_well dbr:Resonant-tunneling_diode dbr:Porous_silicon dbr:Spinon dbr:Sumathi_Rao dbr:Potential_well dbr:Shang-Fen_Ren dbr:Molecular_beam dbr:Semiconductor_luminescence_equations dbr:Luttinger_liquid dbr:Superlattice dbr:Quantum_wires |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Quantum_wire |
