КВА́НТОВАЯ ДИФФУ́ЗИЯ

КВА́НТОВАЯ ДИФФУ́ЗИЯ, диф­фу­зия час­тиц в твёр­дых те­лах, обу­слов­лен­ная тун­нель­ным эф­фек­том. Пе­ре­нос ве­ще­ст­ва в твёр­дом те­ле все­гда со­сто­ит из по­сле­до­ва­тель­ных эле­мен­тар­ных из­ме­не­ний кон­фи­гу­ра­ции кри­стал­лич. ре­шёт­ки, ко­то­ры­ми яв­ля­ют­ся, напр., об­мен мес­та­ми ме­ж­ду разл. со­сед­ни­ми ато­ма­ми или ме­ж­ду ато­мом и ва­кан­си­ей. Дис­крет­ные кон­фи­гу­ра­ции кри­стал­лич. ре­шёт­ки раз­де­ле­ны вы­со­ки­ми по­тен­ци­аль­ны­ми барь­е­ра­ми. Ско­рость клас­сич. диф­фу­зии оп­ре­де­ля­ет­ся ве­ро­ят­но­стью то­го, что кон­крет­ный атом име­ет энер­гию, дос­та­точ­ную для пре­одо­ле­ния это­го по­тен­ци­аль­но­го барь­е­ра, т. е. про­ис­хо­дит над­барь­ер­ный тер­мо­ак­ти­ва­ци­он­ный пе­ре­ход. Су­ще­ст­ву­ет так­же ко­неч­ная ве­ро­ят­ность под­барь­ер­но­го тун­не­ли­ро­ва­ния, т. е. пе­ре­хо­да ме­ж­ду со­стоя­ния­ми, да­же ес­ли энер­гия сис­те­мы мень­ше вы­со­ты по­тен­ци­аль­но­го барь­е­ра. С по­ни­же­ни­ем темп-ры ве­ро­ят­ность над­барь­ер­но­го пе­ре­хо­да экс­по­нен­ци­аль­но умень­ша­ет­ся, по­это­му осн. роль на­чи­на­ет иг­рать тун­нель­ный эф­фект. Его вклад оп­ре­де­ля­ет­ся от­но­ше­ни­ем кван­то­вой не­оп­ре­де­лён­но­сти ко­ор­ди­на­ты час­тиц к рас­стоя­нию ме­ж­ду уз­ла­ми ре­шёт­ки, по­это­му К. д. на­блю­да­ет­ся в кван­то­вых кри­стал­лах.

За­мет­ная ве­ро­ят­ность тун­не­ли­ро­ва­ния при­во­дит к де­ло­ка­ли­за­ции то­чеч­ных де­фек­тов ре­шёт­ки (при­ме­сей, ва­кан­сий и т. п.) в кван­то­вых кри­стал­лах. К. д. мо­жет рас­смат­ри­вать­ся как яв­ле­ние пе­ре­но­са в га­зе де­ло­ка­ли­зо­ван­ных де­фек­тов (де­фек­то­нов). Их дли­на сво­бод­но­го про­бе­га оп­ре­де­ля­ет­ся разл. столк­но­ве­ния­ми, в т. ч. со струк­тур­ны­ми де­фек­та­ми кри­стал­ла, друг с дру­гом, с фо­но­на­ми. Ино­гда уве­ли­че­ние дли­ны сво­бод­но­го про­бе­га по ме­ре умень­ше­ния темп-ры мо­жет ока­зать­ся осн. фак­то­ром, влияю­щим на ко­эф. диф­фу­зии. В этом слу­чае он рас­тёт при по­ни­же­нии темп-ры (т. н. ано­маль­ная за­ви­си­мость ко­эф. диф­фу­зии).