Efekt rezonančního tunelu
Efekt tunelu určuje kapacitu pro částice s energií nižší než je prahová hodnota překročit tuto hranici. Zatímco v klasické mechanice je tento jev nevysvětlitelný, v kvantové mechanice má částice energie nižší než výška bariéry velmi nízkou pravděpodobnost průchodu, ale ne nulovou.
Pozoruhodný jev se objeví v případě, že bariéra má ve své tunelové části jeden nebo více lokalizovaných stavů, jejichž energie odpovídá energii dopadající částice. Takovým lokalizovaným stavem může být atomový stav nečistoty nebo naopak diskrétní úroveň vytvořené kvantové jamky.
Za předpokladu, že v určitém procesu je diskrétní stav v daném okamžiku obsazen, pravděpodobnost, že se bude vylidňovat směrem ke státům přístupným mimo bariéru, způsobí vylidnění tunelováním skrz bariéry, kterými je. Hranice (úroveň je tedy pouze téměř propojená) . Toto je zdroj života a šířka úrovně studny. Z hlediska popisu jde o efekt podobný tomu, který je zodpovědný za přirozenou šířku emisních čar atomů.
Účinek rezonanční tunelu se objeví, když je takový kvantový systém přistupovat z vnějšku s energií v blízkosti, nebo která je stejná, kvazi-vázaný úrovni. Pravděpodobnost průchodu každou ze vstupních nebo výstupních bariér je sama o sobě velmi nízká, ale rezonance s úrovní studny zachytí kvantovou částici po relativně dlouhou dobu řádově po celou dobu životnosti. vázaná úroveň a toto zachycení umožní částice projít celým. Propustnosti bariéry může přiblížit jednotu, a to i pro silné bariéry.
Lze poznamenat, že několik rezonančních bariér může následovat za sebou, což ukazuje pásma významné propustnosti.
Příklad
Vezměme si jako jednoduchý model dvě obdélníkové potenciální bariéry vzdálené několik nm. V případě, že výška bariéry je nekonečná, výpočet diskrétních úrovní by byl velmi jednoduchý; konečnost výšky a konečné prodloužení doprava a doleva zde způsobí posun úrovní, dolů a vzhled šířky úrovně (nebo jinými slovy doživotní).
Na následujícím obrázku je znázorněna propustnost bariéry, získaná energetickým zatáčením. Křivka sleduje charakteristický tvar Lorentzianů, specifický pro rezonance. Zvýraznění časových aspektů lze pozorovat, sledujeme-li vlnový paket spojený s dopadající částicí přicházející zleva, jehož energetické spektrum pokrývá rezonanční křivku.
Pozorujeme, že vlnová funkce je do značné míry přenášena, že je značně zkreslena vzhledem k příchozímu paketu a že zaostává za paketem, který by nemusel překročit bariéru. V okamžiku, kdy je vypočítána vlnová funkce, je centrální jamka stále naplněna: postupně se vyprazdňuje směrem ke dvěma volným poloprostorům. Zpoždění mezi vrcholy „volného“ paketu a přenášenou částí odpovídá životnosti kvazi volné úrovně, a to:
.
