基本介紹
隧穿效應,隧穿電子定義,有效質量的測量,套用,
隧穿效應
在兩塊金屬（或半導體、超導體）之間夾一層厚度約為0.1nm的極薄絕緣層，構成一個稱為“結”的元件。設電子開始處在左邊的金屬中，可認為電子是自由的，在金屬中的勢能為零。由於電子不易通過絕緣層，因此絕緣層就像一個壁壘，我們將它稱為勢壘。
用量子力學的觀點來看，電子具有波動性，其運動用波函式描述，而波函式遵循薛丁格方程，從薛丁格方程的解就可以知道電子在各個區域出現的機率密度，從而能進一步得出電子穿過勢壘的機率。該機率隨著勢壘寬度的增加而指數衰減。因此，在巨觀實驗中，不容易觀察到該現象。
隧穿電子定義
隧穿電子是指發生隧穿的電子。
有效質量的測量
對於半導體器件，載流子（電子或空穴）的有效質量都是一個重要的特徵物理量.它不同於自由電子的質量.電子的有效質量在MOS結構的隧穿電流的理論表達式中有著重要的作用。電子的有效質量在二維電子氣中也是一個重要的特徵參量，’已是一個既和電子的能帶又和多體效應相關的物理量，因此精確測量電子的有效質量是理論和實驗均所需的.確定有效質量的實驗方法主要有：迴旋共振，Shubnikov-de Hass振盪和磁光效應以及電流一電壓特性法。然而，精確測量電子的有效質量有很大的困難，因為測量電子有效質量最精確的實驗方法迴旋共振法，對實驗條件和實驗樣品均有嚴格的要求，使該方法的套用存在嚴重的局限性。這樣利用FV隧穿振盪電流來測量電子的有效質量是一種測量方法的有意義嘗試。
毛凌鋒等給出了一種利用FN振盪電流的極值，測量電子在薄柵MOS結構的柵氧化層中的平均有效質量方法。利用波的干涉方法來處理電子隧穿勢壘的過程，方便地獲得了出現極值時外加電壓和電子的有效質量之間的分析表達式。用干涉方法計算所得到的隧穿電子在不同的MOS結構的二氧化矽介質層中的有效質量表明：它一般在自由電子質量的0.52-0.84倍的範圍。實驗結果表明：電子有效質量的值不隨外加電壓的變化而變化，並且對於相同的MOS結構.電子可能具有相同的有效質量。
套用
單光子光源一直是量子信息技術相關領域研究的核心問題之一。現有的研究已經在多種單量子體系（量子點、原子、離子、分子、色心等等）實現了單光子發射。在這些體系中，分子單光子源具有出豐富的頻率選擇和穩定、全同的光譜特徵，表現出成為實用化單光子源的潛質。在已經實現的單光子發射體系中，受到光的衍射極限和電激勵器件尺寸的限制，往往需要藉助分散手段構建低密度光源避免同時激發多個發光體而產生多光子事件。另一方面，電泵納米光源和單光子源對於納米光電集成十分重要，但嵌在兩個金屬納米電極之間的單個孤立的分子是否能發光、其發光特性是否為單光子發射卻一直沒有被證實，更不用說在納米尺度上表征和調控單光子光源。張力等利用掃描隧道顯微鏡的高度局域的隧穿電子激發及其亞納米分辨能力，可以選擇性地激發樣品表面孤立的單個分子，並藉助隧道結內納米尺度的等離激元局域場增強效應，實現了單分子電致螢光。進一步對單分子電致螢光的出射光子強度的二階相關性進行檢測,證實了單分子電致發光過程表現出光子反聚束效應，是一種單光子發射現象。
