อ่าน 2 นาที
ควอนตัมการนำไฟฟ้า
ควอนตัมการนำไฟฟ้าซึ่งแทนด้วยสัญลักษณ์G₀คือหน่วยควอนตัมของการนำไฟฟ้าโดยกำหนดจากประจุพื้นฐานeและค่าคงที่ของพลังค์hดังนี้:
ควอนตัมการนำไฟฟ้า
ควอนตัมการนำไฟฟ้าซึ่งแทนด้วยสัญลักษณ์G₀คือหน่วยควอนตัมของการนำไฟฟ้าโดยกำหนดจากประจุพื้นฐานeและค่าคงที่ของพลังค์hดังนี้:
ค่านี้ปรากฏขึ้นเมื่อวัดค่าการนำไฟฟ้าของจุดสัมผัสควอนตัมและโดยทั่วไปแล้วเป็นองค์ประกอบสำคัญของสูตรแลนเดาเออร์ซึ่งเชื่อมโยงค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำควอนตัมกับคุณสมบัติควอนตัมของมัน โดยมีค่าเป็นสองเท่าของส่วนกลับของค่าคงที่ฟอน คลิทซิง (2/ R K )
โปรดทราบว่าค่าการนำไฟฟ้าควอนตัมไม่ได้หมายความว่าค่าการนำไฟฟ้าของระบบใดๆ จะต้องเป็นจำนวนเต็มเท่าของG 0แต่เป็นการอธิบายค่าการนำไฟฟ้าของช่องควอนตัมสองช่อง (ช่องหนึ่งสำหรับสปินขึ้นและอีกช่องหนึ่งสำหรับสปินลง) หากความน่าจะเป็นในการส่งผ่านอิเล็กตรอนที่เข้าสู่ช่องนั้นเป็นหนึ่ง นั่นคือ หากการขนส่งผ่านช่องเป็นแบบบัลลิสติกหากความน่าจะเป็นในการส่งผ่านน้อยกว่าหนึ่ง ค่าการนำไฟฟ้าของช่องนั้นจะน้อยกว่าG 0ค่าการนำไฟฟ้าทั้งหมดของระบบเท่ากับผลรวมของค่าการนำไฟฟ้าของช่องควอนตัมคู่ขนานทั้งหมดที่ประกอบกันเป็นระบบ[ 2 ]
อนุพันธ์
ในลวดตัวนำ 1 มิติ ที่เชื่อมต่อแหล่งกักเก็บศักย์สองแห่งเข้าด้วยกันและเกิดการถ่ายเทความร้อนแบบอะเดียแบติก :
ความหนาแน่นของสถานะคือ ค่าที่ตัวประกอบ 2 มาจากการเสื่อมสภาพของสปินอิเล็กตรอนคือค่าคงที่ของพลังค์และคือความเร็วของอิเล็กตรอน
แรงดันไฟฟ้าคือ: โดยที่คือประจุของอิเล็กตรอน
กระแสไฟฟ้า 1 มิติที่ไหลผ่านคือความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า:
ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าเป็นแบบควอนตัม:
การเกิดขึ้น
ค่าการนำไฟฟ้าแบบควอนตัมเกิดขึ้นในลวดที่เป็นตัวนำแบบบัลลิสติก เมื่อระยะทางอิสระเฉลี่ยแบบ ยืดหยุ่น มีขนาดใหญ่กว่าความยาวของลวดมากBJ van Wees และคณะได้สังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้เป็นครั้งแรกที่จุดสัมผัสในปี 1988 [ 3 ] ท่อนาโนคาร์บอนมีค่าการนำไฟฟ้าแบบควอนตัมที่ไม่ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลาง[ 4 ]ปรากฏการณ์ควอนตัมฮอลล์สามารถใช้ในการวัดค่าควอนตัมของการนำไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นในปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้า[ 5 ]และเมื่อเชื่อมโยงกับความจุควอนตัมจะกำหนดอัตราการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสถานะทางเคมีควอนตัมตามที่อธิบายไว้ในทฤษฎีอัตราควอนตัม
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ควอนตัมการนำไฟฟ้า
ควอนตัมการนำไฟฟ้าซึ่งแทนด้วยสัญลักษณ์G₀คือหน่วยควอนตัมของการนำไฟฟ้าโดยกำหนดจากประจุพื้นฐานeและค่าคงที่ของพลังค์hดังนี้:
อนุพันธ์
ในลวดตัวนำ 1 มิติ ที่เชื่อมต่อแหล่งกักเก็บศักย์สองแห่งเข้าด้วยกันและ เกิดการถ่ายเทความร้อนแบบอะเดียแบติก : คุณ 1 {\displaystyle u_{1}} คุณ 2 {\displaystyle u_{2}}
การเกิดขึ้น
ค่าการนำไฟฟ้าแบบควอนตัมเกิดขึ้นในลวดที่เป็นตัวนำแบบบัลลิสติก เมื่อ ระยะทางอิสระเฉลี่ยแบบ ยืดหยุ่น มีขนาดใหญ่กว่าความยาวของลวดมากBJ van Wees และคณะได้สังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้เป็นครั้งแรกที่จุดสัมผัสในปี 1988 [ 3 ]...
ดูเพิ่มเติม
ฟิสิกส์ระดับเมโซสโคปิก จุดสัมผัสควอนตัม ลวดควอนตัม ค่าการนำความร้อนควอนตัม