介观体系是介于宏观体系与微观体系之间的一种体系。实际上介观体系在尺寸上已经是宏观的, 具有宏观体系的特点;但是由于其中电子运动的
相干性, 会出现一系列新的与量子力学相位相联系的
干涉现象, 这又与微观体系相似。
现在对宏观体系和微观体系都已经有了较多的研究,理论上也各有比较成熟的处理方法; 但是对于介观体系却了解较少,处理方法更是不够完善,还需要加强理论和实验两方面的研究。介观体系具有以下一些特点:
(a)介观体系丧失了自平均性。所谓自平均性就是指物理量相对
涨落的大小随着体系尺度的增大而趋于0的性质。介观体系呈现明显的波动性,波长不同的
电子波之间具有相位
相干性,导致能量发生较大变化,即存在有较大的相关能 Ec = h vf/L(L是样品长度,vf是电子的
Fermi速度);这时体系中各个区域之间由于能量扩展很小,相关性大,则就导致介观体系失去了自平均性,或者说自平均性不充分。据此可估算出介观体系的最大尺寸为 Lj ≈ 1μm 。而宏观体系的尺寸比波函数的相干长度大, 则不呈现波动性,各个子单元(大小与相干长度相当)之间将产生平均化,因此可以说,宏观体系是充分平均化的体系。温度较高时,电子能量的扩展将增大,使相关性降低。因此,大尺寸和高温度是导致产生平均化的因素。
(b)介观体系可划分为扩散的和弹道的两个区域。在介观体系中,按照
载流子输运过程中遭受散射的特点可以分为如下两个区域:扩散区 :相干长度 > 样品尺寸 >
平均自由程,这时存在有
弹性散射,而无
非弹性散射,
电子波相位有一定的变化,但是不大,则电子波仍能很好干涉;弹道区 :样品尺寸 < 平均自由程 < 相干长度,这时无任何散射,电子波与光波相似,能完全产生干涉;但表面散射较重要(即所谓样品
尺寸效应)。对于弹道区,按照体系与Fermi(电子)波长的相对大小,又可区分为处理方法不同的两种范围:样品尺寸 >> Fermi波长时,电子的运动可近似为经典轨道运动;样品尺寸 ≈ Fermi波长时,电子的运动必须按波动概念、用
薛定谔方程来处理。