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[[Image:TyTunnelling.png|thumb|right|電子隧道穿過勢壘的示意圖（類似能帶圖 Band diagram）]]

在[[介觀物理學]]中，'''庫侖阻塞'''（{{lang-en|Coulomb blockade}}，'''CB'''）效應以物理學家[[查尔斯·库仑]]的[[库仑定律|電子電荷庫侖力]]命名，是指至少包含一個低[[電容]]隧道結(Tunnel junction)的小型電子元件在小[[偏置]]電壓下[[電導]]的降低<ref name=":1">{{Cite journal|last1=Averin|first1=D. V.|last2=Likharev|first2=K. K.|date=1986-02-01|title=Coulomb blockade of single-electron tunneling, and coherent oscillations in small tunnel junctions|journal=Journal of Low Temperature Physics|language=en|volume=62|issue=3–4|pages=345–373|doi=10.1007/BF00683469|issn=0022-2291|bibcode=1986JLTP...62..345A|s2cid=120841063}}</ref>。 由於庫侖阻塞效應，裝置的[[電導]]在低[[偏置]]電壓下可能不是恆定的，但在[[偏置]]電壓低於某個閾值（即沒有電流流動）時消失。

庫侖阻塞可以透過製作非常小的裝置（例如[[量子點]]）來觀察。 當裝置足夠小時，裝置內部的[[電子]]將產生強烈的[[库仑定律|庫侖斥力]]，阻止其他電子流動。 因此，該裝置將不再遵循[[歐姆定律]]，庫侖阻塞的電流-電壓關係看起來像一個樓梯<ref>{{Cite journal|title=nanoHUB.org - Resources: Coulomb Blockade Simulation|url=https://nanohub.org/resources/2925?rev=20|doi=10.4231/d3c24qp1w|year=2006|last1=Wang|first1=Xufeng|last2=Muralidharan|first2=Bhaskaran|last3=Klimeck|first3=Gerhard|publisher=nanoHUB|access-date=2023-10-09|archive-date=2023-06-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20230614195212/https://nanohub.org/resources/2925?rev=20|dead-url=no}}</ref>。

儘管庫侖阻塞可以用來證明[[基本电荷|電荷的量子化]]，但它仍然是一種[[经典力学]]效應，其主要描述不需要[[量子力學]]。然而，當涉及少量電子並施加外部靜[[磁場]]時，庫侖阻塞為自旋阻塞（如泡利自旋阻塞 Pauli spin blockade）和谷阻塞(valley blockade, {{link-en|谷電子學|Valleytronics}})提供了基礎<ref>{{cite journal|author=Crippa A|display-authors=etal|year=2015|title=Valley blockade and multielectron spin-valley Kondo effect in silicon|journal=Physical Review B|volume=92|issue=3|pages=035424|arxiv=1501.02665|bibcode=2015PhRvB..92c5424C|doi=10.1103/PhysRevB.92.035424|s2cid=117310207}}</ref>，其中包括分別由於[[自旋]]和[[角动量耦合|軌道相互作用]]而產生[[電子]]之間的[[量子力學]]效應。

該裝置可以包括金屬電極或[[超导现象|超導]][[電極]]。 如果電極是[[超导现象|超導]]的，則[[庫柏對]]（[[電荷]]為負兩個[[基本電荷]]<math>-2e</math>）會承載電流。 在電極是金屬的或常導的情況下，即既不是超導的也不是[[半導體|半導]]的，[[電子]]（帶電荷<math>-e</math>）攜帶電流。

== 單電子晶体管 ==
{{main|单电子晶体管}}
[[File:Set schematic.svg|thumb|right|[[单电子晶体管]]的示意圖。.]]
[[File:Single electron transistor.svg|thumb|right|從左到右：[[单电子晶体管]]阻斷狀態（上部分）和傳輸狀態（下部分）的源極(Source)、島極、和汲極(Drain)的能階。]]
[[File:TySETimage.png|thumb|right|帶[[鈮]]引線和[[鋁]]島的单电子晶体管。]]

可以觀察到庫侖封鎖效應的最簡單的裝置是所謂的[[单电子晶体管]]。 它由稱為汲極(Drain)和源極(Source)的兩個電極組成，透過隧道結連接到一個具有低[[電容#自電容|自電容]]的公共電極（稱為庫侖島 Island）。 該島的電位可以透過第三個電極（稱為柵極 Gate）來調節，該第三電極與該島電容耦合。

== 庫侖阻塞溫度計 ==
典型的庫侖阻塞溫度計 (CBT) 由金屬庫侖島陣列製成，透過薄絕緣層相互連接。 庫侖島之間形成隧道結，當施加電壓時，電子可以隧道穿過該結。 隧道速率和電導根據庫侖島的充電能量以及系統的熱能而變化。

== 離子庫侖阻塞 ==
{{main|離子庫侖阻塞}}

離子庫侖阻塞<ref>{{Cite journal|last1=Krems|first1=Matt|last2=Di Ventra|first2=Massimiliano|date=2013-01-10|title=Ionic Coulomb blockade in nanopores |journal=Journal of Physics: Condensed Matter|volume=25|issue=6|pages=065101|doi=10.1088/0953-8984/25/6/065101|pmc=4324628|pmid=23307655|arxiv=1103.2749|bibcode=2013JPCM...25f5101K}}</ref>（ICB）是庫侖阻塞（CB）的一個特例，出現在帶電離子經由亞奈米人工奈米孔<ref name=":2" />或生物離子通道的電擴散傳輸<ref name=":0">{{Cite journal|last1=Kaufman|first1=I. Kh|last2=McClintock|first2=P. V. E.|last3=Eisenberg|first3=R. S.|date=2015|title=Coulomb blockade model of permeation and selectivity in biological ion channels|journal=New Journal of Physics|language=en|volume=17|issue=8|pages=083021|doi=10.1088/1367-2630/17/8/083021|issn=1367-2630|bibcode=2015NJPh...17h3021K|doi-access=free}}</ref>。離子庫侖阻塞與[[量子點]]中的電子庫侖阻塞（ECB）對應物廣泛相似， 但呈現出一些由電荷載子的可能不同價''z''（滲透離子與電子）和傳輸引擎的不同來源（經典電擴散與量子隧道）定義的一些特定特徵。

== 參閱 ==

== 參考文獻 ==
{{reflist}}

[[Category:纳米电子学]]
[[Category:量子电子学]]
[[Category:介观物理学]]