指導老師:莫定山 教授 學生:張以儒、林鈺勛

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1 指導老師:莫定山 教授 學生:張以儒、林鈺勛
近代物理 穿隧效應 報告 指導老師:莫定山 教授 學生:張以儒、林鈺勛

2 1973年諾貝爾獲獎得主 江崎玲於奈(Leo Esaki) ，日本人 加依沃,I. (Ivar Giaever) ，美國人
約瑟夫遜,B.D.(Brian David Josephson) ，英國人 共同得獎貢獻: 研究固體中電子的行為 (即穿隧效應)

3 約瑟夫遜,B.D. 1940年，誕生於Cardiff 1964年，發現Josephson 效應
1964年，Cambridge大學 三一學院畢業，取得物理博 士學位 1976年，結婚(與 C.A.Olivier)，有一女

4 主要貢獻 發現Josephson效應 確立BCS理論 由理論上預測穿隧位勢的超導電 流性質 研究固體上電子行為

5 江崎玲於奈 1925年，誕生於大阪 1947年，東京大學物理系畢業 1947年，神戶工業公司 1956年，三洋株式會社首席物 理學家
1959年，取得東京大學博士學 位 1959年，結婚(與M.araki)，有 一子二女 1986年，再婚(與kondo)

6 主要貢獻 研究固體中，半導體與超導體間電 子的穿隧行為。 提出用摻雜法改進固體半導體性狀 發明雙二極管帶給研製半導體開創 了各種新的可能性

7 加依沃,I. 1929年，誕生於bergen 1952年，結婚(與I.Skramstad)， 有一子三女
1952年，在Norwegian工技學 院獲得工程學位 1954年，在奇異公司擔任機械 工程師 1964年，在Rensselaer工技學 院取得物理博士學位

8 主要貢獻 研究固體中電子行為 超導性質研究 發現超過導體穿隧效應

9 穿隧效應 量子世界中，粒子是有機率可以穿越過比自身能量 高的能障，到位能障的另一邊。
穿隧粒子的能量不變，只有量子幅降低。因此，找到粒子的機率也會降低 量子穿隧效應展示圖。 P.S. 量子幅又稱為機率幅，可以描述粒子的位置。

10 穿隧效應 歷史 1928 年，喬治·伽莫夫用量子穿隧效應解釋了原 子核的 α衰變。
同時期，Ronald Gurney 和 Edward Condon這 兩位科學家也獨立地研究出α衰變的量子穿隧效 應。不久，兩組科學隊伍都開始研究粒子穿透入 原子核的可能性。 P.S. α衰變，是一種放射性衰變（核衰變）；發生α衰變時，一顆α粒子會從原子核中射出，這過程就稱為穿隧效應。

11 古典力學&量子力學 在古典力學，粒子會被牢牢束縛於原子核內，主要是因為粒子需要超大的能量，才能逃出原子核的非常強的束縛。所以經典力學無法解釋α衰變。 在量子力學，粒子不需要擁有很強的能量，才能逃出原子核；可以有機率性的穿透逃出原子核的束縛。

12 穿隧效應的應用 掃描穿隧顯微鏡:當探針與樣品間距離很小時，在 兩者之間加上微小電壓，則電子就會在樣品與探 針間形成穿隧電流， 加以測量物品上的微小變化。

13 掃描穿隧顯微鏡 取像法 定電流取像法 定高度取像法 直接以穿隧電流取像 設定固定的穿隧電流 掃描速度快 利用伸縮高度成像 表面起伏不能太大
可接受表面高低起伏大

14 掃描穿隧顯微鏡 超高真空掃描探針顯微鏡 顯微鏡下的探針實圖

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