中国科学技术大学《电磁学》 第二章稳恒电流 作者:叶邦角 半导体材料中的载流子是电子和空穴 半导体材料中的载流子是电子(导带中)和带正电的空穴(满带中),电子或空穴在电场作用下形成半导体中的电 流。半导体中载流子的密度和定向运动与温度、光照等因素密切相关。 导电气体中的载流子是电子和正、负离子 通常,气体中没有可以自由移动的电荷,故气体没有导电性,是良好的绝缘体。但是,紫外线、X射线、宇宙线以 及火焰等所谓电离剂会使气体分子电离,产生电子和正、负离子,从而使气体具有导电性 (3)真空中的电流 热电子发射 真空中没有自由电荷,故在一般情况下真空中不会有电流。金属内部的自由电子可以在金属内部自由运动,但它们 很难进人真空形成电流。不过随着金属温度的升高,动能大的电子增多,当金属达到灼热时,动能大的电子会很多,从 而有大量电子从金属中逸出,这就是热电子发射。热电子发射使真空中出现大量载流子,在外电场作用下形成真空中的 电流。 隧道电流 真空两极管中的电流就是由阴极发岀的热电子形成的。微观粒子具有贯穿势垒的隧道效应,即使金属的温度不高, 电子仍有一定的概率贯穿势垒进入真空,从而可在特定的条件下使真空中形成微弱的隧道电流。 982年,I闓M苏黎世实验室的宾尼( Binnig)博士和罗雷尔( Rohrer)博士及同事们成功地研制出了一种新型的表 面分析仪器一扫描隧道显微镜(简称ST),13983年他们又第一次利用ST在硅单晶表面观察到周期性排列的硅原子阵列, 这是人类有史以来首次得以直接看到个别的原子。由于这一成就,他们获得了1986年的诺贝尔物理学奖 扫描隧道显微镜有一个针尖在表面上扫描,样品表面就是原子,针尖和样品之间的距离小于1纳米,就会有隧道电 流,这个隧道电流对针尖和样品之间的距离非常敏感,如果我们控制了隧道电流恒定不变,就意味着控制了针尖和样品 ∽间的距离不变,距离不变,针尖就随着表面的起伏而起伏,把针尖高低运动的轨迹记录下来,就得到表面原子的形状, 但这只是从原理上说,技术上还很复杂。那原子怎么操纵呢?扫描隧道显微镜的操纵原理是,在针尖上加一个很微弱的 电流,这个电流产生一个电场,当两个物体非常接近的时候,会有排斥力,但到一定程度它又会有吸引力,在吸引力的 范围内,一般在几个埃的时候,把针尖提上来,原子就跟着上来了,把它放到哪儿它就在哪,这个方法可操纵吸附在表 面的原子、分子。Ё೑⾥ᄺᡔᴃ໻ᄺlj⬉⺕ᄺNJ ㄀Ѡゴ 〇ᘦ⬉⌕ ԰㗙˖৊䙺㾦 2
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