모두CBT

두께가 2 nm이고, 높이가 4 eV인 포텐셜 장벽에 에너지가 0.1 … | [변리사 1차] 12년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 12년 1회차
두께가 2 nm이고, 높이가 4 eV인 포텐셜 장벽에 에너지가 0.1 eV인 입자가 입사한다. 이 입자가 양자 터널링(tunneling) 효과에 의하여 이 장벽을 투과할 확률이 T0이다. 동일 조건에서 장벽의 두께를 3 nm로 하였을 때, 입자가 장벽을 투과할 확률을 T0의 함수로 표시한 것은?
문제 이미지
1
T02
2
T02/3
3
T03/4
4
T03/2
5
T05/4
해설

장벽 두께가 2 nm에서 3 nm로 1.5배가 되므로 투과확률은 T03/2T_0^{3/2} 가 된다.

그림은 퍼텐셜이 0인 바닥면 위에 폭 2 nm2\,\mathrm{nm}, 높이 4 eV4\,\mathrm{eV} 인 사각 장벽이 서 있고, 에너지 0.1 eV0.1\,\mathrm{eV} 인 입자가 왼쪽에서 이 장벽으로 입사하는 상황이다. 장벽이 충분히 두꺼울 때 투과확률은 T≃e−2κLT\simeq e^{-2\kappa L} 이고 κ=2m(V0−E)ℏ\kappa=\dfrac{\sqrt{2m(V_0-E)}}{\hbar} 로, 두께 LL 에 대해 지수적으로 감소한다.

장벽 높이 4 eV와 입자 에너지 0.1 eV가 그대로이므로 κ\kappa 는 변하지 않고 두께만 바뀐다. T0=e−2κ⋅2T_0=e^{-2\kappa\cdot 2} 이므로 T=e−2κ⋅3=(e−2κ⋅2)3/2=T03/2T=e^{-2\kappa\cdot 3}=\left(e^{-2\kappa\cdot 2}\right)^{3/2}=T_0^{3/2} 이다.

즉 두께의 비 3/2가 그대로 거듭제곱의 지수가 된다. T0<1T_0<1 이므로 T03/2T_0^{3/2}

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.