锗中隧道电流过程的理论(Ⅱ)——声子隧道电流

本文是对锗中声子散时引起的隧道电流的理论分析。指出这过程主要是二级过程,由导带底进入禁带的电子,被声子散射到联系着导带(0,0,0)谷的状态,再在结势垒场的作用下跃迁到价带。对这过程起主要作用的是在结势垒区中一定区域(大致是20?厚)的晶体原子振动。这过程的几率几乎是各向同性的。从对称性的一般考虑,说明锗中纵声学支格波对隧道过程的贡献是最强的。 关键词：     

双层结构铁磁-超导隧道结的直流Josephson电流

通过求解Bogoliubov_de Gennes(BdG)方程得到铁磁超导共存态(FS)的自洽方程，在考虑结 界面的粗糙情形下，由推广的Furusaki_Tsukada(FT)的电流公式计算了铁磁超导态/ 绝缘层 / 铁磁超导态(FS/I/FS)结的直流Josephson电流，讨论了FS/I/FS结的直流Josephson临界 电流随磁交换能、温度的变化情况.研究表明：当结界面势垒散射强度和粗糙势垒散射强度 比较弱时磁交换能总是抑制FS/I/FS结的直流Josephson临界电流，而当结左右两边FS中铁 关键词： FS/I/FS超导隧道结 铁磁超导共存态 直流Josephson电流 粗糙势垒散射     

单轴[110]应力硅电子迁移率

基于k·p微扰法研究单轴[110]应力作用下硅的导带结构,获得单轴[110]应力硅的导带底能量及电子有效质量.在此基础上,考虑电子谷间、谷内及电离杂质散射,采用弛豫时间近似计算单轴[110]应力硅沿不同晶向的电子迁移率.结果表明：单轴[110]应力作用下硅的电子迁移率具有明显的各向异性.在[001]、[110]及[110]输运晶向中,张应力作用下电子沿[110]晶向输运时迁移率有较大的增强,由未受应力时的1 450 cm²·Vs^-1提高到2 GPa应力作用下的2 500 cm²·Vs^-1.迁移率增强的主要原因是电子有效质量的减小,而应力作用下硅导带能谷分裂导致的谷间散射几率的减小对电子迁移率的影响并不显著.     

SrTiO3中形成级联能级的理论分析

以Bi和Cu掺杂为例,通过基于密度泛函理论的电子结构的计算,分析了SrTiO₃体系中形成级联能级的可能性.结果表明,Bi掺杂和Cu掺杂都可以在SrTiO₃的禁带中引入杂质能带,Bi和Cu的共同掺杂可引入两条杂质能带.通过在两条杂质能带之间级联激发,价带顶的电子可以受激跃迁到导带底.采用无辐射跃迁的简单模型,分析指出电子通过级联激发从价带顶受激跃迁到导带底的概率远远高于直接从价带顶跃迁到导带底的概率.这种级联激发可以有效提高导带中的载流子浓度. 关键词： 级联能级 密度泛函 掺杂     

碳纤维混凝土中的隧道电流

针对碳纤维混凝土中隧道体系，提出了一个运用变分法近似处理的方案，通过Lwdin变换 得到了隧道体系的近似哈密顿量，并导出了势垒的隧道电流公式，为这方面的实验研究打下 理论基础. 关键词： 变分法 碳纤维 隧道效应 混凝土     

AlN/β-Ga2O3异质结电子输运机制

β-Ga₂O₃具有禁带宽度大、击穿电场强的优点,在射频及功率器件领域具有广阔的应用前景.β-Ga₂O₃(201)晶面和AlN(0002)晶面较小的晶格失配和较大的导带阶表明二者具有结合为异质结并形成二维电子气(twodimensional electron gas,2DEG)的理论基础,引起了众多研究者关注.本文利用AlN的表面态假设,通过求解薛定谔-泊松方程组计算了AlN/β-Ga₂O₃异质结导带形状和2DEG面密度,并将结果应用于玻尔兹曼输运理论,计算了离化杂质散射、界面粗糙散射、声学形变势散射、极性光学声子散射等主要散射机制限制的迁移率,评估了不同散射机制的相对重要性.结果表明,2DEG面密度随AlN厚度的增加而增加,当AlN厚度为6 nm,2DEG面密度可达1.0×10¹³ cm^-2,室温迁移率为368.6 cm²/(V.s).在T<184 K的中低温区域,界面粗糙散射是限制2...     

隧道二极管伏安特性的温度关系

本文计算了在不同温度下的直接隧道电流及间接隧道电流与偏压的关系,后者包括了声子参予及电离杂质散射两种跃迁过程,并将计算结果与Esaki、Byл以及Yoshitaka等的实验结果进行了比较。 关键词：     

铁氧化物中电子隧道现象的扫描隧道显微术研究

报道了利用扫描隧道显微术(STM)对金属表面氧化物层进行电子隧道谱研究的结果。在对两类铁晶体表面氧化层进行的隧道谱和势垒高度测量结果进行分析后表明,常温条件下形成的氧化层(Ⅰ类)应主要是Fe₃O₄;而在高温氧化条件下形成的表面层(Ⅱ类)的主要成分则应是Fe₂O₃。从而表明(STM)可用于研究铁表面氧化过程的不同阶段,并且由Ⅰ类氧化层的低势垒特性说明STM还可以用于观测此类氧化层的内部结构。类似研究方法还可应用到对一系列 关键词：     

应变Si/(001)Si1-xGex电子迁移率

依据离化杂质散射、声学声子散射和谷间散射的散射模型,在考虑电子谷间占有率的基础上,通过求解玻尔兹曼方程计算了不同锗组分下,不同杂质浓度时应变Si/(001)Si_1-xGe_x的电子迁移率.结果表明:当锗组分达到0.2时,电子几乎全部占据Δ₂能谷;低掺杂时,锗组分为0.4的应变Si电子迁移率与体硅相比增加约64%;对于张应变Si NMOS器件,从电子迁移率角度来考虑不适合做垂直沟道.选择相应的参数,该方 关键词： 电子谷间占有率 散射模型 锗组分 电子迁移率     

Co基磁性隧道结势垒结构的电子全息研究

利用高分辨电子显微术和电子全息方法研究了Co基磁性隧道结退火热处理前后的微观结构及相应势垒层结构的变化. 研究结果表明，退火处理可以明显地改善势垒层和顶电极、底电极之间的界面质量，改进势垒层本身的结构. 这与该磁性隧道结经过280℃退火处理后，隧道磁电阻值大大增加是一致的. 关键词： 磁性隧道结 隧道磁电阻 高分辨电子显微学 电子全息     

偏压在隧道效应中的作用

从隧道扫描势垒模型出发。用量子力学导出隧道电流与针尖间的偏压、间距及它们的逸出功之间的关系,并从能带模型的角度导出样品与针尖的间距不变时,隧道电流与偏压成正比关系．指出偏压的作用主要是提高针尖上电子的能量,使针尖上的电子比样品上的电子更容易穿过势垒,从而形成隧道电流．     

稀磁合金中“电阻极大”现象的双杂质散射理论

本文基于s-d相互作用,考虑杂质之间存在RKKY相互作用,提出了一种新的双杂质散射模型。按照这个模型,当一个杂质作自旋翻转散射时,由于杂质之间存在着RKKY关联,它的自旋作为内部自由度会受到限制。由于这种关联,抑制了杂质的自旋翻转散射,结合Kondo的logT项,能形成电阻极大。本文计算了所有可能的“DIS”图(双杂质自能图),在Kondo电阻公式中加入了A/(T₀²—T²)这样的项。其中A是一个正常数。T₀是一个临界温度。当T≤T₀时,这个公式不再有意义。这个理论和已有的分子场理论在本质上是不同的.因为它并不依赖于合金中的磁有序.因此当T≥T_c时(T_c是磁有序转变温度),这种机制仍起作用,但分子场理论则不行.这是一种顺磁效应.我们和Cd-Mn(杂质浓度从0.01到0.1at./0)的实验曲线进行了比较,发现符合得很好.最后,我们认为即使在极低浓度下这种机制也是消除Kondo logT发散的主要原因. 关键词：     

双势垒结构Cu-Al2O3-MgF2-Au隧道结中的电子共振隧穿与发光特性研究

制备了Cu-Al₂O₃-MgF₂-Au双势垒隧道发光结,分析了结加上一定偏压后的电子隧穿过程.指出由于构成隧道结的绝缘栅薄膜的厚度及禁带宽度的不同而导致双势垒中能级产生分裂,使电子通过栅区时产生共振隧穿现象.根据这一现象,并结合结的I-V特性,对结的发光性能进行了讨论.这种结构的结与普通单势垒MIM结相比,其发光效率(10^-6—10^-5)提高了近一个数量级,且发光光谱的波长范围及谱峰均向短波长方向 关键词：     

电子全息对磁隧道结势垒层的研究

利用电子全息显微学方法，从理论和实验两方面，系统研究了磁隧道结势垒层的内势分布，指出了一些在实验过程中应予以注意的实验现象，提出了可能的解决方法. 关键词： 电子全息 磁隧道结 平均内势     

正常金属/铁磁绝缘层/p波超导体结的隧道谱

利用Blonder-Tinkham-Klapwijk理论,计算了正常金属/铁磁绝缘层/p波超导体结的隧道谱.结果表明:(1)在正常金属/铁磁绝缘层/p波超导体结的隧道谱中存在零偏压电导峰、零偏压电导凹陷;(2)在Px波结的隧道谱中,磁散射能导致零偏压电导峰的劈裂,而界面的粗糙散射却可以阻止其劈裂;(3)界面的势垒散射,磁散射及其与粗糙散射的共同作用对px、py波结零偏压电导的影响是不同的.     

隧道磁电阻效应中的两种不同的理论方法

使用两种不同的理论方法来计算磁性隧道结中的隧道磁电阻.结果显示,Slonczewski模型得出的隧道磁电阻比Julliere公式得到的要大得多.在Slonczewski模型中,当两边铁磁体的磁化方向相反时,为了确保平行于界面方向上的动量守恒,费米面上的电子只有一部分参与了隧穿过程;而在隧道哈密顿方法中,则假设费米面上所有的电子都参与了.还发现,在Slonczewski模型中,使用δ势垒与使用方势垒所求得的隧道磁电阻的差别是不大的 关键词： 隧道磁电阻 Slonczewski模型 隧道哈密顿方法 势垒     

Na+替位掺杂对Li2MnSiO4的电子结构以及Li+迁移过程的影响

在锂二次电池中, 硅酸锰锂作为正极材料得到广泛研究, 但其固有的电子和离子电导率较低, 直接影响着电池的功率密度和充放电速率. 本文建立了不同浓度的Na⁺离子替位掺杂Li⁺离子形成的Li_1-xNa_xMnSiO₄(x=0, 0.125, 0.25, 0.5)结构, 采用第一性原理的方法, 研究了掺杂前后硅酸锰锂的电子结构以及Li⁺离子的跃迁势垒. 发现在Li⁺位替代掺杂Na⁺, 导带底的能级向低能方向发生移动, 降低了Li₂MnSiO₄ 材料的禁带宽度, 有利于提升材料的电子导电性能. 随着掺杂浓度的升高, 禁带宽度逐渐变窄. CI-NEB结果表明, 在Li₂MnSiO₄体系中具有两条有效的Li⁺离子迁移通道, 掺杂Na⁺以后扩大了Li⁺ 离子在[100]晶向上的迁移通道, Li⁺离子的跃迁势垒由0.64 eV降低为0.48, 0.52和0.55 eV. 掺杂浓度为 x=0.125时, 离子迁移效果最佳. 研究表明Na⁺掺杂有利于提高Li₂MnSiO₄材料的离子和电子电导率.     

双势垒磁性隧道结的磁电阻效应及其在自旋晶体管中的应用

利用磁控溅射方法沉积双势垒磁性隧道结多层膜, 其中Al-O势垒层由等离子体氧化1 nm厚的 金属铝膜方式制备，然后采用深紫外光曝光和Ar离子刻蚀技术、微加工制备出长短轴分别为 6和3 μm大小的椭圆形双势垒磁性隧道结（DBMTJ），并在室温和低温下对其自旋电子输运 特性进行了研究. DBMTJ的隧穿磁电阻(TMR)比值在室温和42 K分别达到27％和423％， 结电阻分别为136 kΩ·μm²和175 kΩ·μm²，并在实验中观 察到平行状 态下存在低电阻态及共振隧穿效应，反平行态下呈现高电阻态以及TMR随外加偏压或直流电 流的增加而发生振荡现象. 由此，设计了一种基于这种双势垒磁性隧道结隧穿特性的自旋晶 体管. 关键词： 双势垒磁性隧道结 隧穿磁电阻 共振隧穿效应 自旋晶体管     

隧道结的发光效应

一、基本原理根据量子力学原理,如果被真空或绝缘物分开的二电极间间隙足够窄,窄到仅有几个原子直径的距离,这时即使电子没有足够的能量“越过”由这个间隙形成的势垒,由于电子的波动性它们也能经“隧道”穿过势垒．这种现象称作电子隧道效应．观察电子隧道效应的实验模型是隧道结：一层约２０Ａ厚的绝缘物夹在两层金属薄膜之间．当在这两层金属膜之间加上小的偏压Ｖ时,便有电子隧道穿过绝缘层形成隧道电流,此时电子获得?...     

基区重掺杂突变HBT带阶的扰动对电流影响研究

重掺杂禁带变窄效应引起异质结导带、价带带阶的扰动，从而使突变HBT异质结界面势垒的形状和高度发生了变化，这将对电流传输特性产生重要的影响.基于热场发射-扩散模型，对这一现象进行了深入的研究.得到的结论是：异质结界面势垒的扰动引起内建势的变化对电流影响的重要性远大于其引起隧道效应发生区域的变化，这是由于内建势的变化对电流的影响反映在指数项；因此对于突变HBT，精确考虑禁带变窄在导带与价带之间的分布对于器件性能的分析是非常重要的. 关键词： HBT 能带带阶 内建势 隧穿因子