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量子尺寸效应

量子尺寸效应
能带理论表明,金属费米能级附近电子能级一般是连续的,这一点只有在
高温或宏观尺寸情况下才成立。对于只有有限个导电电子的超微粒子来说,低
温下能级是离散的,对于宏观物体包含无限个原子(即导电电子数 N ®无穷),
由下式可得能级间距 d ®0,即对大粒子或宏观物体能级间距几乎为零;而对纳
米微粒,所包含原子数有限, N 值很小,这就导致 d 有一定的值,即能级间距
发生分裂。
当材料的尺寸下降到某一值时,系统形成一系列离散的量子能级,电子在
其中运动受到约束,称为量子尺寸效应。当粒子尺寸下降到某一值时,金属费
米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不
连续的*高被占据分子轨道和*低未被占据的分子轨道能级,能隙变宽现象均

称为量子尺寸效应。

量子尺寸效应

当能级间距大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚
能时,这时必须要考虑量子尺寸效应,这会导致纳米微粒磁、光、声、热、电
以及超导电性与宏观特性有着显著的不同。