用扫描隧道显微术实现室温下的单电子隧穿效应

单电子隧穿效应通常只能在低温下实现。最近，采用扫描隧道显微术在纳米尺度的范围内实现了室温单电子隧穿，清晰地观察到了库仑阻塞现象和库仑阶梯特性。这是单电子隧穿研究中的重大进展，将在简要叙术单电子隧穿物理过程的基础上予以介绍。     

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.     

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     

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     

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     

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     

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     

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     

单电子晶体管电流解析模型及数值分析

本文首先建立单电子晶体管的电流解析模型, 然后将蒙特卡罗法与主方程法结合进行数值分析, 研究了栅极偏压、漏极偏压、温度与隧道结电阻等参数对器件特性的影响. 结果表明: 对于对称结, 库仑台阶随栅极偏压增大而漂移; 漏极电压增大, 库仑振荡振幅增强, 库仑阻塞则衰减; 温度升高将导致库仑台阶和库仑振荡现象消失. 对于非对称结, 源漏隧道结电阻比率增大, 库仑阻塞现象越明显. 关键词： 单电子晶体管 解析模型 蒙特卡罗法 主方程法     

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

由电子束纳米微刻技术制成的单电子晶体管呈现了新的物理现象：单电子隧穿效应和电荷宇称效应．这些发现为创造新型的电子器件开辟了光明前景，包括可以用比最基本电荷ｅ还小的电荷量来调制电流，处理以单电子为单位的电脑数字信息，并且也可发展成高度灵敏的微波探测器．     

单岛单电子晶体管的电导分析

基于单电子经典理论,本文通过分析得出了单岛单电子晶体管的源漏电导模型,并对其进行了详细的分析讨论.单岛单电子晶体管的源漏电导随着源漏电压的变化发生周期性的振荡衰减,并随着源漏电压的增大逐渐收敛于本征电导值.源漏电导的这种特性受温度、结电阻、结电容等参数的影响.分析结果表明,源漏电导分析模型对单电子晶体管的大规模应用具有非常重要的意义. 关键词： 单电子晶体管 电导 库仑振荡 库仑阻塞     

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     

中国科技大学制成新型单分子整流器

日前，中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室在富勒烯单分子研究中又获重要进展．他们成功得将富勒烯单分子中的一个碳原子用氮原子取代，并利用单电子隧穿效应，研制成仅由一个分子组成的新型单分子整流器．该分子器件有着和传统单分子整流器不同的工作原理，在重复性和可控性方面有着明显的优势。     

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     

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.     

耗散环境单量子点体系输运过程的量子速度极限研究

基于量子点输运理论与B ures角度量的方法,研究了耗散环境下单量子点系统输运过程中的量子速度极限特性.结果表明:由于隧穿过程存在库仑阻塞效应与量子相干效应,系统可加速能力随左侧隧穿概率有微小的变化;然而,系统可加速能力随右侧隧穿概率变化明显,归因于动力学通道阻塞与共隧穿的共同效应.能级差的增大使系统向目标态演化需要更长的时间,从而改变系统的加速潜力以及随时间演化的震荡频率.耗散环境中弛豫速率对系统可加速能力的影响不是单调的,存在一个有趣的转折点,当弛豫速率小于该点时,系统的可加速能力产生震荡变化,当弛豫速率大于该点时,加速潜力的变化受到了弛豫速率的单调抑制,弛豫速率的增大总体上抑制了系统的可加速能力.     

电容器极板上的充电电荷可以是分数电荷吗──浅谈对电流概念的理解和应用

用统计方法叙述电流概念，介绍这一概念在新近发展的单电子隧穿效应中的应用。     

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．     

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