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クーロンブロッケード（くうろんふろつけえと、Coulomb blockade, CB）とは、接合容量が低いトンネル接合を一つ以上含むような電子素子において、バイアス電圧が小さい時に電気抵抗が増大する現象である。 その名はシャルル・ド・クーロン (Charles-Augustin de Coulomb) にちなむ。 ==原理== 最も単純な構造のトンネル接合は、二枚の導電性の電極が薄い絶縁障壁で隔てられているものである。電極が常伝導体である場合、言い換えると超伝導体でも半導体でもない場合には、電流を運ぶのは電気素量に等しい電荷を持つ電子である。 もし電極が超伝導体であれば、電気素量の二倍の電荷を持つクーパー対が電流を運ぶことになる。 以下の記述はN（normal conductor、常伝導体）電極に挟まれたI（insulating barrier、絶縁障壁）層からなるトンネル接合（NIN接合）についてのものである。 古典電磁気学の法則に従えば、絶縁障壁を越えて電流が流れることはありえない。 ところが、量子力学の法則では、電子が障壁の片側から反対側に移動する確率はゼロにならない（トンネル効果）。 これはバイアス電圧をかけると電流が流れるということである。 余分な効果を全て無視するいわゆる第一近似では、トンネル電流はバイアス電圧に比例する。 電気工学の用語で言うと、トンネル接合は抵抗値一定の抵抗器としてはたらく。あるいはオームの法則が成立するとも言える。抵抗値は障壁層の厚さに指数関数的に依存するが、典型的な厚さの値は数nmのオーダーである。 二枚の導体が絶縁層を挟んでいる構造には抵抗値のほかに静電容量が生じるので、トンネル接合はコンデンサとしての性質も持っている。この文脈で絶縁体は誘電体と呼ばれることもある。 電荷は離散化された存在であるため、トンネル接合を電流が流れるとき、実際には一個の電子が障壁を通り抜ける（トンネルする）イベントが連続的に起こっている（二個の電子が同時にトンネルするような過程は無視できるものとする）。 電子が一個トンネルすると、コンデンサとしてのトンネル接合は電気素量一つ分帯電することになり、結果として電圧が だけ上昇する。 ここでは電気素量1.6×10-19 接合容量が非常に小さければ、電圧上昇は次の電子のトンネルを阻害するほど大きくなる。 バイアスがこれを打ち消せなければ電流が低下するので、素子抵抗は電圧に対して一定（オーミック）ではなくなる。 このようにゼロバイアス近辺で微分抵抗が増大する現象をクーロンブロッケードと呼んでいる。 抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア（Wikipedia）』 ■ウィキペディアで「クーロンブロッケード」の詳細全文を読む スポンサード リンク
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