约瑟夫森结中周期解及其稳定性的解析分析

针对交流激励下电阻-电容分路的约瑟夫森结,采用增量谐波平衡法推导了系统中周期解的解析表达式,并运用Floquet理论分析了周期解的稳定性.发现系统处于稳定周期状态的同时,还存在着丰富的不稳定周期解.通过计算Floquet乘数,得到了系统稳定周期解失稳时的临界参数值,并确定了系统发生的分岔类型,从理论上证明了系统随激励电流幅值的增加由倍周期分岔通向混沌.解析分析与数值计算结果具有很好的一致性. 关键词： 约瑟夫森结 增量谐波平衡法 周期解 分岔     

磁性量子元胞自动机功能阵列的实验研究

采用电子束光刻、热蒸镀和剥离工艺在室温下制备了多组磁性量子元胞自动机器件功能阵列. 实验研究了曝光剂量和曝光时间对三个不同间距参数磁性量子元胞自动机阵列图案的影响, 发现100 pA电子束束流和0.38 μs曝光时间可获得理想的阵列图案. 对制备的反相器阵列结构进行了磁力显微测试, 结果显示了正确的逻辑功能, 成功实现了不同间距参数功能阵列的实验制备. 此外, 实验还发现纳磁体阵列制备中容易出现缺陷, 模拟结果表明丢失纳磁体缺陷导致了信号传递反相.     

临近空间单粒子串扰的解析模型

随着尺寸不断缩减, 串扰对单粒子效应的影响越来越重要. 为了量化串扰效应对单粒子瞬态(SET)的影响, 基于SET等效电路和互连线的6 结点模型, 利用所定义的导纳的四种规则, 简化计算, 推导了单粒子串扰(SEC)的解析模型. 通过求导和泰勒公式, 导出了串扰电压峰值的表达式. 仿真结果显示, 该解析模型与SPICE电路的一致性较好, 平均相对误差为2.51%, 最大误差为5.11%.     

基于交换作用的纳磁逻辑电路片上时钟结构研究

纳磁逻辑电路具有低功耗、非易失和可常温下制备等优点, 实现低功耗片上时钟是其集成化的必备条件. 本文提出了一种基于交换作用的纳磁逻辑电路片上时钟结构, 用载流铜导线产生的奥斯特场将铁磁体薄膜覆层进行磁化, 然后依靠铁磁体层与纳磁体界面存在的交换作用场使后者磁化方向发生翻转. 与轭式铁磁体时钟用外磁场控制纳磁体磁化方向相比, 该方案在功耗方面降低了5/6, 时钟边界杂散场强度降低了2/3, 达到降低功耗、减轻串扰的目的. 此外, 采用微磁仿真进一步验证了该时钟结构上的纳磁体逻辑阵列可以实现逻辑功能. 关键词： 纳磁逻辑 片上时钟 交换作用     

纳米FinFET器件的单粒子效应研究(英文)

Fin FET器件比主流CMOS技术表现出更多优势,如快速、高集成度、低功耗、多功能性和强扩展性,基于ISE TCAD,考虑迁移率、量子效应、载流子重组、辐射效应等的影响,建立了一种纳米Fin FET器件SEE的3D仿真模型。分析了工艺掺杂浓度、栅压、粒子能量、寄生电容及技术节点等对单粒子瞬态电流的影响,并探讨了其影响机制。基于此分析,找到了一些潜在的工艺加固技术,如降低源极掺杂浓度、增加漏极和衬底的掺杂浓度、减少粒子能量、降低栅压、优化寄生电容等。     

基于单电子器件的混沌电路研究

利用单电子晶体管和金属氧化物半导体的混合器件——SETMOS设计实现了细胞神经网络结构的蔡氏电路,得到了单涡卷吸引子和双涡卷吸引子.通过设计构成的SETMOS跨导放大器和SETMOS电压比较器,提出了基于SETMOS的类双涡卷混沌电路,仿真验证了类双涡卷吸引子.模拟结果表明,所设计的硬件电路结构简单,功耗低,有利于进一步提高集成电路的集成度,为混沌在工程领域的实际应用提供了新方法. 关键词： 细胞神经网络 蔡氏电路 混沌 涡卷     

SETMOS实现多涡卷蔡氏电路的研究

基于细胞神经网络结构,利用具有负微分电阻特性的单电子晶体管与金属氧化物半导体混合结构器件SETMOS实现了多涡卷蔡氏电路.对该电路系统的基本动力学特性(如相图、分岔图、Lyapunov指数、Poincaré映射和功率谱)进行了理论分析和数值仿真,并利用电路仿真实验验证了该三阶四涡卷蔡氏电路设计的正确性和可行性.研究结果表明,SETMOS的负微分电阻特性决定着多涡卷蔡氏电路的复杂动力学行为,而且所设计的电路结构简单易行.     

非对称条形纳磁体的铁磁共振频率和自旋波模式

通过建立微波激励下的非对称条形多铁纳磁体的微磁模型,研究了倾斜角和缺陷角对该形纳磁体的铁磁共振谱和自旋波模式的影响.通过对微磁仿真得到的动态磁化数据进行分析发现,非对称条形纳磁体倾斜角度增加,铁磁共振频率随之增加,而这一现象与纳磁体的缺陷角度无关.倾斜角不变,非对称条形纳磁体的铁磁共振频率与缺陷角度呈单调递增关系,并且不同缺陷角度纳磁体的自旋波模式显示出极大的差异.非对称条形纳磁体与矩形纳磁体相比,它的自旋波模式局部化,具体为非对称条形纳磁体的自旋波模式不对称且高进动区域存在于边缘,表现为非对称边缘模式.倾斜角改变导致纳磁体内部退磁场变化,引起纳磁体边缘模式的移动,而中心模式对倾斜角的变化并不敏感.最后,对建立的模型在高频微波磁场激励下的磁损耗进行了分析,验证了模型的可靠性.这些结论说明缺陷角和倾斜角可用于纳磁体自旋波模式和铁磁共振频率的调谐,所得结果为可调纳磁微波器件的设计提供了重要的理论依据和思路.     

声子散射下碳纳米管场效应管建模方法研究

声子散射对碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistor, CNTFET)的特性有着不可忽略的影响. 传统研究方法基于弹道输运模型来分析发生声子散射时各参数对器件特性的影响, 进而建立CNTFET声子散射模型.为了降低模型复杂度, 提高仿真计算的速度, 本文深入研究了CNTFET的声子散射影响, 对手性、温度和能量三个参数的变化进行了仿真, 分析了参数对器件特性的影响. 采用线性近似拟合的方式建立了一种新的CNTFET声子散射模型.通过分析散射下电流的变化, 验证了该模型的正确性和有效性.与半经典散射模型相比, 该模型由于不需要进行积分计算, 计算过程较为简单, 降低了运算量. 关键词： 碳纳米管场效应管 声子散射模型 线性近似拟合     

基于单电子器件的细胞神经网络实现及应用研究

利用单电子晶体管和互补型金属氧化物半导体场效应晶体管的混合结构所具有的负微分电阻特性实现了细胞神经网络(CNN),设计构成了CNN的细胞体电路、A模板电路和B模板电路,并将构成的CNN用于图像处理应用研究中.仿真结果表明,所设计的硬件电路具有结构简单、功耗低、响应速度快等特点,可用于构成各种规模的CNN,进一步提高集成电路的集成度. 关键词： 单电子晶体管 细胞神经网络 负微分电阻