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{{not|量子线路}}
在凝聚态物理中,'''量子线'''指导电性质受到量子效应影响的导线.由于该效应通常在[[纳米]]尺度才出现，故也称为[[纳米线]]。由于传导电子在切向上受到量子束缚,切向能量呈现量子化:<math>E_0</math> ("基态" 能量), <math>E_1</math>,...  (另见[[量子谐振子]]).量子化的主要后果是量子线的[[电阻]]不能用传统的公式:
<center><math>R=\rho{l \over S}</math></center>
获得(这里<math>\rho</math> 电阻系数, <math>l</math> 长度, <math>S</math> 截面积)。


量子线电阻必须通过对横向能量的精确计算而获得,而且必然是量子化的。

[[纳米线]]的直径越小,这种量子效应就愈加明显。半导体线的电阻在直径100纳米左右开始显示可观测的量子性,而金属要在原子量级才能显现.
[[File:Carbon nanotube bands.gif|thumb|由紧束缚模型得到的碳纳米管能带结构，分别对应(6,0)CNT（zigzag，金属性），(10,2)CNT（半导体性）and(10,10)CNT（armchair，金属性）]]

==碳纳米管==

[[碳纳米管]]被视作最具有可行性的量子线。

碳纳米管具有一些特殊的电学性质。常用矢量'''C<sub>h</sub>'''表示碳纳米管上原子排列的方向，其中<math>\mathbf{C_h}=n\mathbf{a_1}+m\mathbf{a_2}</math>，记为(n,m)。'''a<sub>1</sub>'''和'''a<sub>2</sub>'''分别表示两个基矢。(n,m)与碳纳米管的导电性能密切相关。对于一个给定(n,m)的纳米管，如果有2n+m=3q（q为整数），则这个方向上表现出金属性，是良好的[[导体]]，否则表现为半导体。对于n=m的方向，碳纳米管表现出良好的[[导电性]]，[[电导率]]通常可达[[铜]]的1万倍。取决于其方向性，碳纳米管可用来制作半导体芯片中的导线和晶体管，有望得到更大的开通电流和更快的速度，可用于替代硅芯片，但该技术仍在研究中。

[[File:Threshold formation nowatermark.gif|thumb|right|400px|计算机仿真展现的纳米线[[场效应管]]中[[反型]]沟道的形成（电子密度的变化）。阈值电压在0.45V左右。]]

== 量子线的用途 ==
量子线可以用来制作[[晶体管]].晶体管是现代电子电路的基本构成元件。对于制作晶体管来说，最关键的问题是确保[[栅极]]能够有效控制对导电[[沟道]]的开闭。根据[[摩尔定律]]，晶体管的尺寸将会越来越小，直到纳米级别。这使得保持足够的控制越来越困难。

如果把[[栅极]]制作在纳米线外围，用量子线作导电沟道，这样的晶体管将会有优良的导电特性。<ref>{{cite journal|title= Toward nanowire electronics|journal= IEEE Transactions on Electron Devices|volume= 55|issue= 11|pages= 2827|url= http://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1169&context=nanodocs&sei-redir=1&referer=https%3A%2F%2Fscholar.google.com%2Fscholar%3Fhl%3Dzh-CN%26q%3Dnanowire%2Belectronics%26btnG%3D%26lr%3D#search=%22nanowire%20electronics%22|doi= 10.1109/TED.2008.2008011|year= 2008|last1= Appenzeller|first1= Joerg|last2= Knoch|first2= Joachim|last3= Bjork|first3= Mikael T.|last4= Riel|first4= Heike|last5= Schmid|first5= Heinz|last6= Riess|first6= Walter|bibcode= 2008ITED...55.2827A|access-date= 2016-02-08|archive-date= 2020-11-15|archive-url= https://web.archive.org/web/20201115002644/https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1169&context=nanodocs&sei-redir=1&referer=https%3A%2F%2Fscholar.google.com%2Fscholar%3Fhl%3Dzh-CN%26q%3Dnanowire%2Belectronics%26btnG%3D%26lr%3D#search=%22nanowire%20electronics%22|dead-url= no}}</ref>

== 参阅 ==
* [[纳米线]]
* [[量子点]]
* [[量子阱]] -- 指具有离散能量值的势阱

== 参考资料 ==
{{reflist}}

[[Category:半導體結構]]
[[Category:纳米电子学]]
[[Category:量子电子学]]
[[Category:介观物理学]]