库仑阻塞现象及其在纳米电子器件中的应用

对单隧穿结和双隧穿结中的库仑阻塞现象进行了介绍,分析了其中电子隧穿的物理过程;然后探讨在单电子盒中如何利用库仑阻塞控制单电子隧穿的物理原理;最后介绍库仑阻塞效应在单电子晶体管中的具体应用及其发展前景.     

基于库仑阻塞原理的多值存储器

设计了一种基于库仑阻塞原理的新型单电子多值存储器.器件包括两个多隧穿结结构和一个单电子晶体管，其中单电子晶体管起到一个静电计的作用来实现数据的读取.两个隧穿结库仑阻塞区域的大小不同使得器件具有三个稳定的存储状态.利用这个原理可以制备出多值的动态随机存储器和非挥发性的随机存储器.这种低功耗的单电子多值存储器可以实现信息的超高密度存储. 关键词： 库仑阻塞 单电子晶体管     

单电子效应与单电子晶体管

由于半导体超微细加工技术的发展，在半径为几百ｎｍ的量子点结构上观察到由单个电子的阻塞和隧穿引起的电流振荡，分别称为库仑阻塞，单电子隧穿和库仑振荡，与此效应有关的现象还有库仑台阶，旋转门效应，旋转门器件可利用作为电流标准测量，单电子晶体管将是下世纪大容量存贮器的最好选择，单电子效应的研究将开辟一门新的“人造原子物理学”。     

通过单电子泵实现对单电子运动的控制及其相图分析

介绍了单电子泵的工作原理，讨论了如何利用库仑阻塞和单电子隧穿实现对单电子泵中单个电子运动的控制，从而给出它的相图，并由此得到了单电子泵的一个重要用途，即控制微小电流.指出栅极可能引入的随机电荷对单电子泵的应用并无影响. 关键词： 单电子泵 库仑阻塞 相图     

单电子三势垒隧穿结I-V特性研究

在正统理论的基础上，提出了单电子三势垒隧穿结模型的主方程，并用线性方程组解法求出了其稳态解.通过数值模拟，得到了该系统的I-V特性曲线.发现其有别于双势垒隧穿结的情况，在传统库仑台阶的平台处曲线存在波纹状结构，分析得出这是由于第二个库仑岛上的电子数变化对I-V曲线的影响.此外，研究了各物理参数对I-V曲线的影响，发现三结系统可以降低对温度的要求，并应用Fermi能级处的能级间隔估算出出现库仑台阶现象的最高温度Tmax，为相关单电子器件的参数选择提供了理论依据. 关键词： 正统理论 库仑台阶 主方程 隧穿概率     

介观LC电路中的量子隧道效应

考虑到电子在纳米电容器中的运动是一个单电子隧穿过程,因而将电容器作为一个隧道结,应用隧道模型的稳态法,研究了介观LC电路中的电流电压特性.结果表明:由于库仑力的作用,介观LC电路中存在着阈值电压.当外加电压小于阈值电压时,隧穿电流为零,显示出库仑阻塞现象;当外加电压远大于阈值电压时,隧穿电流与电压成正比. 关键词： 介观LC电路 库仑阻塞 单电子隧道过程     

多岛单电子晶体管的实现及其源漏特性分析

在淀积有纳米间隙栅电极、源电极和漏电极的衬底上生长量子点，制作出多岛结构的单电子晶体管.在77K温度下对源漏特性进行了测试，得到了库仑阻塞特性.并且成功抑制了单岛单电子晶体管中易出现的共隧穿效应，观察到较大的库仑阈值电压.对试验数据进行了分析，阐明了岛的不同结构组态产生的不同输运效果. 关键词： 单电子晶体管 量子点 库仑阻塞     

双栅调控的硅量子线中的库仑振荡效应

基于单电子隧穿和库仑阻塞效应,研究了硅量子线中的单电子输运特性.利用绝缘体上硅薄膜材料作为衬底构建侧栅结构的硅量子线单电子晶体管,通过背栅和侧栅对量子线的电子输运特性进行调制.实验发现,在硅量子线中分别观察到背栅和侧栅调制的单电子效应和库仑振荡现象.从微分电导的二维灰度轮廓图,清楚地观察到了库仑阻塞区,说明由于栅压导致在硅量子线中形成了库仑岛. 关键词： 库仑振荡 单电子效应 硅量子线     

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     

一种新型的高频半导体量子点单电子泵

除了直流负电压外,还在浅法刻蚀出的GaAs/AlGaAs量子线上的两个金属指形门上分别叠加两个相位相差π的正弦信号,从而对形成量子点的两个势垒作不等幅调制.在无源漏偏压的情况下,通过周期形成的量子点实现了单电子的搬运.由于新的半导体量子点单电子泵不是依赖库仑阻塞效应通过隧穿进行单电子输运,因此,该器件就不会受到固定隧穿时间引起的低工作频率限制.在1.7K温度下,频率达到3GHz仍然可以观测到量子化电流平台,对应的电流值达到0.5nA量级.这种新器件提供了实现高速度、高精度搬运单电子的另一种可能途径. 关键词： 单电子输运 单电子旋转门 单电子泵 量子化电流平台     

二维纳米点阵列的Monte-Carlo模拟

介绍了一种利用标准单电子隧穿理论与Monte-Carlo 方法模拟二维量子点阵列的程序.数值计算结果表明,二维量子点阵在低温下有库仑充电行为,其量子功能作用使它显示出可喜的研究价值和应用前景. 关键词： Monte-Carlo 模拟 单电子 量子点阵     

电子关联效应对平行双量子点系统磁输运性质的影响

从理论上研究了平行双量子点系统中的电子关联效应对该系统磁输运性质的影响. 基于广义主方程方法, 计算了通过此系统的电流、微分电导和隧穿磁阻. 计算结果表明: 电子自旋关联效应可以促发一个很大的隧穿磁阻, 而电子库仑关联效应不仅可以压制电子自旋关联效应, 还可以导致负隧穿磁阻和负微分电导的出现. 对相关的基本物理问题进行了讨论.     

强场隧穿电离模式下的氦原子电离时间问题研究

电子隧穿电离动力学在阿秒物理学领域具有极为重要的作用,电子隧穿电离时间是该领域的最基本问题之一,在理论和实验上仍然存在着广泛的争议.本文通过数值求解含时薛定谔方程,计算了阶跃强激光场作用下He原子中单电子隧穿电离时间,计算结果表明电子隧穿合成势垒的最大概率流密度时间和基态波函数演化到连续态的时间与Keldysh时间非常接近讨论了电子隧穿时间为什么不能定义为最大电离率和激光峰值之间的延时的原因.相比其他文献给出的隧穿时间定义,基态波函数演化到连续态的时间与实际的电离过程更为相符,把该时间定义为电子隧穿合成势垒的时间更为确切.根据本文的分析结果,提出了采用光场合成技术测量电子实际的隧穿电离时间的实验方案.     

双量子阱中光子辅助电子自旋隧穿

采用单电子有效质量近似理论, Floquet理论和传递矩阵方法, 对包含时间周期场的双量子阱中单电子的自旋隧穿特性进行了研究, 对InP/InAs半导体材料进行了数值计算. 重点研究了Rashba型和Dresselhaus型自旋轨道耦合、量子阱结构以及偏压对电子隧穿的影响. 这些结果可以为设计和调控半导体自旋电子器件提供一定的理论依据. 关键词： 光子辅助隧穿 隧穿概率 量子阱     

点内电子-电子库仑作用会引起退相干么?

利用一个开放的多端Aharonov—Bohm(AB)装置研究了存在点内库仑作用时，电子通过量子点时的相干性．作者发现点内库仑作用不会引起任何退相干效应，即电子隧穿通过量子点是完全相干的．另外，作者还发现，在两端AB装置中，电导AB振荡的振幅非对称性来源于受限的结构和库仑作用两方面．因此，不能把振幅的非对称性和退相干过程联系起来．     

单电子晶体管通断图及其分析

通过研究单电子晶体管在电路中的静电能量的变化,得到了它的阻塞、导通情况与其两端偏压和控制栅压之间的关系,从而给出了它的通断图.并且发现单电子晶体管的对外特性主要由其对外的总电容决定;而单电子岛两个隧道结电容的不同主要反映在通断图上由隧道结电容所决定的晶体管阻塞、导通边界线上,这两条边界线同时也与外电路有关 关键词： 单电子晶体管 库仑阻塞 隧穿     

单电子晶体管-金属氧化物半导体场效应晶体管多峰值负微分电阻器件

传统的共振隧穿二极管的多峰值负微分电阻器件的峰值数目受到限制，由单电子器件和传统的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件组成的多峰值负微分电阻器件在原理上具有无穷多个峰值，并且MOSFET使单电子晶体管(SET)的峰值和谷值电流大小受其源漏电压的影响减小.利用这种多峰值负微分电阻器件实现了多值存储器，该存储器原理上是无穷多值的.并且利用它的折叠的I-V特性，实现了一个4位的Flash A/D转换器，与传统的Flash A/D转换器相比，SET-MOSFET的A/D转换器大大地简化了电路. 关键词： 库仑阻塞 库仑振荡 负微分电阻 多值存储器     

半导体量子电子和光电子器件

本文阐述了半导体异质结构电子的量子特性 ,如电子波输运、库仑阻塞效应等。介绍了几种新颖、典型的量子电子器件和量子光电子器件的物理模型和基本原理。这些器件包括了单电子晶体管、共振隧穿二极管、高电子迁移率晶体管、δ掺杂场效应晶体管、量子点元胞自动机、量子阱红外探测器、埋沟异质结半导体激光器、量子级联激光器等。给出了作者在半导体量子器件物理方面的最新研究结果。     

半导体量子电子和光电子器件

本阐述了半导体异质结构电子的量子特性,如电子波输运,库仑阻塞效应等,介绍了几种新颖,典型的量子电子器件和量子光电子器件的物理模型和基本原理,这些器件包括了单电子晶体管,共振隧穿二极管,高电子迁移率晶体管,δ掺杂场效应晶体管,量子点元胞自动机,量子阱红外探测器,埋沟异质结半导体激光器,量子级联激光器等,给出了作在半导体量子器件物理方面的最新研究结果。     

一种纳米硅薄膜的传导机制

基于对实验和理论的分析，提出一种异质结量子点隧穿（HQD）模型，并导出了纳米硅薄膜电导率完整的表达式．其主要思想是，纳米硅薄膜中的微晶粒（几个纳米大小）具有量子点特征，在微晶粒与界面之间由于两者能隙的差异构成晶间势垒，这类似于多晶硅中经常使用的晶间势垒模型（GBT）．考虑到量子点中的单电子隧穿特征，认为纳米硅薄膜中的电传导是由微晶粒中电子弹道式输运与单电子越过势垒的隧穿构成的．这就是HQD模型的主要内容，理论结果与实验相符 关键词：