InAs自组装量子点GaAs肖特基二极管中的电流输运特性

设计了含有InAs自组装量子点(SAQDs)的新型金属半导体金属隧穿结构,研究了其直流输运特性,观察到了电流迟滞回路现象.这种回路现象是由于紧邻金属肖特基接触的量子点充电和放电引起的,也可以说是由外加电压控制的量子点的单电子过程引起的.分析了量子点总体的充放电特性,量子点中电子在高电场下隧穿出量子点的概率变化决定了量子点的放电过程,而充电过程是由流过量子点层的二极管正向电流决定.理论拟合结果显示充电过程主要由于量子点基态能级俘获电子照成的,激发态对量子点充放电过程只有微弱影响. 关键词： 迟滞现象 自组装量子点 单电子过程     

InAs量子点在肖特基势垒二极管输运特性中的影响

在77到292K的范围内,系统研究了含InAs自组装量子点的金属-半导体-金属双肖特基势垒二极管的输运特性.随着温度上升,量子点的存储效应引起的电流回路逐渐减小.在测试温度范围内,通过量子点的共振隧穿过程在电流电压(I-V)曲线中造成台阶结构,且使电流回路随温度的上升急剧减小.根据肖特基势垒的反向I-V曲线,计算了势垒的反向饱和电流密度和平均理想因子.发现共振随穿效应使肖特基势垒在更大的程度上偏离了理想情况,而量子点的电子存储效应主要改变了肖特基势垒的有效势垒高度,从而影响了势垒的反向饱和电流密度 关键词： 自组装量子点 肖特基势垒 电流-电压特性     

a-SiNx/nc-Si/a-SiNx双势垒结构中的电荷隧穿和存储效应

在等离子体增强化学气相沉积系统中利用大氢稀释逐层淀积技术制备nc-Si量子点阵列,用硅烷和氨气混合气体淀积氮化硅层,制备了a-SiN_x/nc-Si/a-SiN_x不对称双势垒结构,其中隧穿和控制a-SiN_x层的厚度分别为3和20 nm.利用电导-电压和电容-电压测量研究结构中的载流子隧穿和存储特性.在同一样品中观测到由于电荷隧穿引起的电导峰和由于电荷存储引起的电容回滞现象.研究结果表明,合理地选择隧穿层和控制栅层的厚度,就能够实现载流子发生共振隧穿进入到nc-Si量子点中,并被保存在nc-Si量子点中. 关键词： nc-Si量子点 电导峰 存储效应     

硅量子点中电子的荷电动力学特征

利用频率依赖电容谱的测量,对于SiO₂/硅量子点/SiO₂/硅衬底隧 穿电容中硅量子点的荷电特征进行了研究.由于量子点的极小尺寸和良好的均匀性,室温下 在强反型区成功地观察到了与单电子隧穿相关的两个电容和电导共振峰,它们分别对应于硅 衬底导带上的电子与量子点中第一与第二个基态之间直接隧穿过程.实验数据分析给出了量 子点中的库仑荷电能,并进行了讨论. 关键词： 量子点 电容谱 库仑荷电能 直接隧穿     

恒定电场下双磁垒结构中的电子输运行为

对磁量子结构中电子在外加恒定电场下的输运性质进行了研究.分别计算了电子隧穿相同磁垒磁阱和不同磁垒磁阱构成的两种磁量子结构的传输概率和电流密度.计算结果表明,在相当宽广的非共振电子入射能区,外加电场下电子的传输概率比无电场时增加.对于电子隧穿相同磁垒磁阱构成的双磁垒结构,共振减弱;对于电子隧穿不同磁垒磁阱构成的双磁垒结构,无电场作用时的非完全共振在适当的偏置电压下转化为完全共振,这时的电子可实现理想的共振隧穿.研究同时表明,磁量子结构中存在着显著的量子尺寸效应和负微分电导.     

宏观共振隧穿的新进展及其在量子信息处理中的应用(英文)

从量子力学诞生以来,关于宏观物体的运动是否遵循量子力学的辩论就一直没有停止过。上世纪八十年代初期以来,一系列在约瑟夫森结和超导量子干涉器件(SQUID)中观测到的实验结果,包括相位和磁通的宏观量子隧穿,能级量子化,宏观共振隧穿,和在微波驱动下的相干动力学过程对认为宏观物体的运动在满足一定条件下同样遵循量子力学规律的观点提供了强有力的实验证据。在众多已观察到的宏观量子现象中,宏观共振隧穿结合了能级分立和隧穿这两个最具特征的量子现象。由于宏观共振隧穿的观测无需使用高频电磁波激发,这就避免了实验结果也可以用经典物理解释的可能,所以在一个系统中观测到宏观共振隧穿可以说是展示该系统的量子属性的最有力证据。本文讨论近年来从理论和实验两方面理解耗散和磁通噪声对类似SQUID的双势阱系统宏观共振隧穿率和谱线形状的影响。评述宏观共振隧穿谱的测量在探寻、理解、克服超导磁通量子比特中的退相干机制并最终实现规模化量子计算方面的应用。     

一类弯曲量子线的量子束缚态

对电子在弯曲量子线中的弹道输运性质进行了理论研究.弯曲量子线由T型量子线和单曲量子线组成.该有限长的量子结构分别与两半无限长的量子通道相连,当施加一偏压时,量子通道分别可作为电子的发射极和收集极.计算结果表明,当入射电子的能量小于量子结构横向上的第一个本征模时,电导存在两个峰.进一步指出,这些峰来自于电子共振隧穿量子结构中的量子束缚态.并详尽地讨论了这些量子束缚态的性质. 关键词： 量子束缚态 共振隧穿 电导 量子线     

量子点器件的三端电测量研究

利用三端电测量方法，研究了调制掺杂二维电子气结构的量子点器件输运特性.报道了可分别测量二维电子气电阻和量子点隧穿电阻的实验方法.实验结果表明：量子点的横向耦合控制了量子点器件在小偏压下的电输运特性. 关键词： 自组装量子点 二维电子气 量子隧穿 肖特基接触     

宏观共振隧穿的新进展及其在量子信息处理中的应用

从量子力学诞生以来,关于宏观物体的运动是否遵循量子力学的辩论就一直没有停止过.上世纪八十年代初期以来,一系列在约瑟夫森结和超导最子干涉器件(SQUID)中观测到的实验结果,包括相位和磁通的宏观量子隧穿,能级量子化,宏观共振隧穿,和在微波驱动下的相干动力学过程对认为宏观物体的运动在满足一定条件下同样遵循量子力学规律的观点提供了强有力的实验证据.在众多已观察到的宏观量子现象中,宏观共振隧穿结合了能级分立和隧穿这两个最具特征的量子现象.由于宏观共振隧穿的观测无需使用高频电磁波激发,这就避免了实验结果也可以用经典物理解释的可能,所以在一个系统中观测到宏观共振隧穿可以说是展示该系统的量子属性的最有力证据.本文讨论近年来从理论和实验两方面理解耗散和磁通噪声对类似SQUID的双势阱系统宏观共振隧穿率和谱线形状的影响.评述宏观共振隧穿谱的测量在探寻、理解、克服超导磁通量子比特中的退相干机制并最终实现规模化量子计算方面的应用.     

双势垒磁性隧道结中量子阱共振隧穿效应的第一性原理理论

磁性隧道结材料中自旋相关的量子阱态所导致的共振隧穿现象具有很重要的研究和应用价值，文章介绍了最近在Fe（001）／MgO／Fe／MgO／Fe双势垒磁性隧道结中存在的量子阱共振隧穿效应的理论研究工作，通过量子阱态的第一性原理的计算以及结合对中间Fe薄膜孤岛结构所导致Coulomb阻塞效应的分析，证实了最近Nozaki等人（Nozaki T et al．Phys．Rev．Lett．，2006，96：027208）实验中得到的振荡效应确实来源于中间Fe层多数自旋电子在Г点处形成的△1对称性的量子阱态．Coulomb阻塞效应的存在正是导致实验中低温下量子阱共振隧穿效应不够明显的主要原因．     

含InAs自组装量子点肖特基二极管的关联放电效应

制作了含自组织量子点的金属半导体金属双肖特基势垒器件,研究了器件的电流输运特性.在量子点充放电造成的电流迟滞回路的基础上,观察到了电压扫描过程中的电流由低态到高态的跳跃现象.这种电流跳跃来源于充电量子点的关联放电效应.根据量子点系统的哈密顿量,分析了充电量子点关联放电的原因.这种关联放电效应起源于量子点与2DEG的相互作用,当一个量子点放电时通过量子点和2DEG电流的变化会影响其他的量子点,从而促使其放电,这种过程在整个系统中放大导致所有的量子点放电 关键词： 关联效应 自组装量子点     

Hysteresis in current transport in a GaAs diode containing self-assembled InAs quantum dots

We have observed hysteresis loops in current transport in a GaAs metal–semiconductor–metal diode containing InAs quantum dots. The dots in our structure are directly embedded under the GaAs–metal interface. The charging and discharging of electrons in the dots modulate the current and produce hysteresis. These processes are controlled by the applied voltages. The dots are charged by forward current flowing through the structure. The discharging of the electrons is dominated by the tunneling process under high reverse bias. The modulated currents are well fitted with an electron-trapping model considering both the ground states and the excited states of the quantum dots. Received: 5 October 2000 / Accepted: 12 December 2000 / Published online: 23 May 2001     

Single-photon detection mechanism in a quantum dot transistor

We study the transport mechanisms in a quantum dot MODFET by tuning the localization induced by charge stored on the quantum dots with light. The temperature dependence of the resistivity of a macroscopic sample reveals a hopping transport when the dots contain an excess of electrons. The resistance of a mesoscopic sample however, which is capable of detecting single photons, exhibits a much weaker dependence upon temperature. This points towards source-drain tunnelling as a transport mechanism and is confirmed by a statistical analysis of the single-photon-induced conductance steps. The complexity of the conducting paths increases as the average hopping length reduces.     

Spin-entangled currents created by a triple quantum dot

We propose a simple setup of three coupled quantum dots in the Coulomb blockade regime as a source for spatially separated currents of spin-entangled electrons. The entanglement originates from the singlet ground state of a quantum dot with an even number of electrons. To preserve the entanglement of the electron pair during its extraction to the drain leads, the electrons are transported through secondary dots. This prevents one-electron transport by energy mismatch, while joint transport is resonantly enhanced by conservation of the total two-electron energy.     

耦合量子点中的纠缠测量

运用Gurvitz提出的求解薛定谔方程的方法并结合数值计算,分析了两个自旋相反的电子在耦合双量子点中的振荡和纠缠情况,以及如何利用量子点接触读出纠缠信息.结果显示两电子通过库伦相互作用形成量子纠缠态.强库伦作用下,它们黏在一起运动,类似于单电子在量子比特中的振荡.这种情况下,把量子点接触探测器靠近耦合双量子点,可以通过探测器的电流变化率读取电子的纠缠信息.     

Heterostructures with InGaAs/GaAs quantum dots doped with transition elements: II. Study of the circularly polarized luminescence

Optical and transport properties of the heterostructure with the InAs/GaAs quantum dots doped with manganese or chromium atoms in the course of growth using metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) are analyzed. Circularly polarized luminescence was obtained due to doping of quantum dots with the Mn or Cr atoms. The sign of the degree of circular polarization was found to depend on the dopant. The effect is interpreted using specific features of the radiative recombination in quantum dots in the presence of resident electrons and holes.     

Multi-mode transport through a quantum nanowire with two embedded dots

We investigate the conductance of a quantum wire with two embedded quantum dots using a T-matrix approach based on the Lippmann-Schwinger formalism. The quantum dots are represented by a quantum well with Gaussian shape and the wire is two-dimensional with parabolic confinement in the transverse direction. In a broad wire the transport can assume a strong nonadiabatic character and the conductance manifests effects caused by intertwined inter- and intra-dot processes that are identified by analysis of the “nearfield” probability distribution of the transported electrons.     

Coulomb blockade and hopping transport behaviors of donor-induced quantum dots in junctionless transistors

The ionized dopants, working as quantum dots in silicon nanowires, exhibit potential advantages for the development of atomic-scale transistors. We investigate single electron tunneling through a phosphorus dopant induced quantum dots array in heavily n-doped junctionless nanowire transistors. Several subpeaks splittings in current oscillations are clearly observed due to the coupling of the quantum dots at the temperature of 6 K. The transport behaviors change from resonance tunneling to hoping conduction with increased temperature. The charging energy of the phosphorus donors is approximately 12.8 meV. This work helps clear the basic mechanism of electron transport through donor-induced quantum dots and electron transport properties in the heavily doped nanowire through dopant engineering.