Туннелирование Зинера и другие виды туннелирования
Если поле очень велико, существует конечная вероятность того, что электрон может осуществить переход через запрещенную щель в состояние с kx=—я/а в следующей, более высоко- лежащей зоне. Предположим, что запрещенная щель между потолком рассматриваемой зоны и следующей, более высокой зоной составляет Ае. Тогда электрическое поле Ех переводит электрон из нижних состояний при х=0 на уровень верхних состояний при х= (Аг/еЕх) Зинер59 указал на то, что электрон может туннелировать через запрещенную щель в следующую зону при условии, что (Аг/еЕх) не слишком велико по сравнению с длиной волны де Бройля для электрона и по сравнению с межатомным расстоянием а. Таким образом, вероятность туннелирования Зинера изменяется с электрическим полем примерно, как ехр(—amAe2/4fi2eEx). Для Де=1 эВ и а=1А эта вероятность пренебрежимо мала для поля, меньшего 107 В/м. Туннелирование Зинера определяет напряжение пробоя об- ратносмещенного полупроводникового р—/i-перехода, если это резкий переход между сильно легированными областями я-типа и р-типа60. (Для более плавного р—/г-перехода максимальное 59 Zener С—Proc. Roy. Soc, А145, 523 (1934). 60 См. любую из книг, перечисленных в общей библиографии в разделе «Электронные свойства твердых тел». 304 Гл. 3. Электроны в металлах обратное напряжение определяется не механизмом Зинера, а лавинным пробоем.) Туннелирование также обусловливает ток при малых напряжениях, приложенных в прямом направлении для полупроводникового туннельного диода61. Очень большое "электрическое поле, способное вызвать туннелирование Зинера, не может быть создано внутри металла. В разделе 3.3 мы обсуждали эмиссию во внешнем поле на поверхности металла, зависящую от туннелирования. Вариантами такого процесса является туннелирование через очень тонкий (100 А или меньше) слой вакуума или диэлектрика из одного металла в другой, особого внимания заслуживают ситуации, в которых металлы с одной или с обеих сторон от диэлектрика находятся в сверхпроводящем состоянии. В разделе 3.6 мы коротко остановимся на теории сверхпроводимости БКШ и успешном предсказании ею малой энергетической щели при энергии Ферми. Малость этой энергетической щели означает, что напряжение, необходимое для того, чтобы вызвать туннелирование между сверхпроводниками, может составлять всего 100 мкВ. Туннелирование, в котором участвуют состояния выше энергетической щели сверхпроводника в сандвич-структуре металл — диэлектрик — металл, было впервые открыто экспериментально Живером62.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Туннелирование Зинера и другие виды туннелирования» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
