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量子限域效應，請教關于量子限域效應的定義

來源：整理時間：2024-08-29 18:58:34 編輯：智能門戶手機版

1，請教關于量子限域效應的定義

當量子點的尺寸接近其激子波爾半徑aB時，隨著尺寸的減小，其載流子（電子、空穴）的運動將受限，導致動能的增加，原來連續(xù)的能帶結構變成準分立能級，并且由于動能的增加而使得量子點的有效帶隙增加，相應的吸收光譜和熒光光譜發(fā)生藍移，而且尺寸越小，藍移程度越大，這就是量子限域效應。

看看張立德編的《納米材料和納米結構》，那本書挺好的。

請教關于量子限域效應的定義

2，量子限域效應僅通過漫反射譜證實而不通過密度泛函理論計算證實可

在這里，這是一個“陽春白雪”問題。如果你從試驗中觀察到漫反射譜，或其它譜學的證據(jù)，你只能說分子“可能”在擁擠的微環(huán)境中（象在催化劑的微孔里）表現(xiàn)出了量子限域效應（quantum confinement effect）。或者說量子限域效應（quantum confinement effect）“可能”導致了所觀察到的漫反射譜，或其它譜學的證據(jù)。如果你使用了密度泛函理論（density functional theory）計算或者其他的計算方法來建立起一個理論模型，且這一模型可以很好地說明，解釋試驗中觀察到漫反射譜，或其它譜學的證據(jù)，那你就得到了一個完整地解釋。在化學界發(fā)表的文章里，只收集實驗證據(jù)，沒有理論解釋，屬于初等級別。只有理論模型，沒有實驗證據(jù)，屬于紙上談兵。有理論模型和支持的實驗數(shù)據(jù)才是完整的好文章。

或許可以。

量子限域效應僅通過漫反射譜證實而不通過密度泛函理論計算證實可

3，量子限制效應能否通俗解釋下

受限制說的是有個箱子，如果有一邊特別窄，那么箱子里的東西在這個方向上運動就局限在很小的范圍。然后可以類比駐波，只有特定的波長可以存在，對應特定的能量，這就是分立的能譜。關于能帶解釋起來比較復雜，可以百度。。

常態(tài)下導體中電子運動沒有特定的軌道、相互碰撞從而發(fā)生能量損耗。而量子霍爾效應則可以對電子的運動制定一個規(guī)則，讓它們在各自的跑道上前進，沒有相互碰撞所以不會發(fā)熱。但是產生量子霍爾效應需要一定條件，就是加以強磁場。而量子反?；魻栃?，就是不加強磁場就能產生量子霍爾效應，如果這種技術能夠成功，計算機運算速度超快，使用壽命增加，超節(jié)能......。高溫超導材料同樣是目前高端科技研究的科目，超過液氮的溫度能實現(xiàn)的超導材料都叫高溫超導材料，但常溫下就能超導的材料還沒找到。如果有了常溫超導材料，效果和量子反?；魻栃粯?。區(qū)別我覺得，量子反?；魻栃抢秒娮幼孕男再|，技術層次。超導，完全是利用導體超導的這一性質，材料層次。

量子限制效應能否通俗解釋下

4，什么是量子限域效應

當粒子的尺寸達到納米量級時，費米能級附近的電子能級由連續(xù)態(tài)分裂成分立能級。當能級間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導態(tài)的凝聚能時，會出現(xiàn)納米材料的量子效應，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導電性能變化。1986年Halperin對久保( Kubo)理論進行了較全面的歸納，并用這一理論對金屬超微粒子的量子尺寸效應進行了深入的分析。研究表明隨粒徑的減小，能級間隔增大。能帶理論表明，金屬費米能級附近電子能級一般是連續(xù)的，這一點只有在高溫或宏觀尺寸情況下才成立。對于只有有限個導電電子的超微粒子來說，低溫下能級是離散的，對于宏觀物體包含無限個原子( 即導電電子數(shù)N → ∞ )，能級間距δ → 0，即對大粒子或宏觀物體能級間距幾乎為零；而對納米粒子，包含的原子數(shù)有限，N值很小，這就導致δ有一定的值，能級間距發(fā)生分裂例如半導體材料或金屬的尺寸降低到納米尺寸時，特別是小于或者等于該材料的激子玻爾半徑時，由大塊金屬中的能級組成的接近連續(xù)的能帶此時轉化為離散的能級，因此對于半導體材料來說，可以通過改變顆粒的尺度來調整其帶隙的大小，從而改變了對某些成本很高的半導體材料的依賴。不知道你說的是不是這個？不知道你能看懂不？

5，怎么理解當半導體納米粒子的粒徑小于激子波爾半徑時電子運動的

玻爾半徑是以氫原子為模型提出的，因為外層只有一個電子，玻爾半徑就定義為從原子核到外面那個電子可以運行的軌道的距離。根據(jù)能級量子化的觀點，穩(wěn)態(tài)的電子總是處在特定的軌道上。當原子受到擠壓時，會壓縮電子的的運動空間。當物質在高壓狀態(tài)下，電子有可能被壓到原子核上。這時的物質密度極大，已經不是我們通常見到的固態(tài)、液態(tài)或者氣態(tài)。這種物態(tài)叫超固態(tài)。如果壓力進一步增大，電子將被壓縮進原子核，并和質子結合為中子，此時物質完全由中子組成。這種物態(tài)叫中子態(tài)。地球的地核可能有大量的超固態(tài)物質。而中子態(tài)則大量出現(xiàn)在中子星上。

“激子”這個概念還是用在有機半導體中的比較多，無機半導體一般稱為“載流子”。激子的波爾半徑簡言之就是激子在半導體中一個能自由運動的區(qū)域的半徑。平均自由程是指激子在運動時的一個空間尺度。形象的說，比如在某半導體里激子的自由程是1nm，那這個激子在做無序運動時“跳一下”平均能跳出1nm遠。但是如果你的半導體的尺寸比激子的波爾半徑還小，激子的活動空間本來就沒那么大，跳一下就跳不出1nm了。這稱之為“量子限域效應”。在這個很小的尺度內，激子密度很大，很擁擠。能帶也隨之發(fā)生變化。這種現(xiàn)象一般見于非常小尺度的半導體中，如半導體量子點、量子阱等等中。

6，什么是量子限制效應

什么是量子效應？這得從一些基本概念說起。原子模型與量子力學已經用能級的概念進行了合理的解釋，由無數(shù)原子構成固體時，單獨原子的能極就并合成能帶，由于電子數(shù)目很多，能帶中能極的間距很小，因此可看做是連續(xù)的。從能帶理論出發(fā)，物理學家成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯(lián)系和區(qū)別，對介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能極，能極間的間距隨顆粒尺寸減少而增大。當熱能、電場能或者磁場能比平均的能極間距還小時，就會呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，這就是所謂的“量子效應”。例如，導電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體，磁距的大小與顆粒中電子是奇數(shù)還是偶數(shù)有關，比熱亦會反常變化，光譜線會產生向短波長方向的移動，這就是量子效應的宏觀表現(xiàn)。

原子模型與量子力學已經用能級的概念進行了合理的解釋，由無數(shù)原子構成固體時，單獨原子的能極就并合成能帶，由于電子數(shù)目很多，能帶中能極的間距很小，因此可看做是連續(xù)的。從能帶理論出發(fā)，物理學家成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯(lián)系和區(qū)別，對介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能極，能極間的間距隨顆粒尺寸減少而增大。當熱能、電場能或者磁場能比平均的能極間距還小時，就會呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，這就是所謂的“量子效應”。