“介观”物理中的量子弹道输运和相干输运

 随着分子束外延技术的进步以及光学和电子束微刻技术的日臻完善,目前人们已能制造具有高电子迁移率的亚微米尺度的微结构器件。在毫K的低温下,高迁移率材料中的电子,接连两次非弹性散射间所走过的平均距离,称作电子的相位相干长度,可达到微米以上,超过微结构的尺度。这种系统的物理性质完全受电子的量子力学相干性所支配。由此,物理学中又开辟了一个新的分支领域,即“介观”(mcsoscopic)物理学。所谓“介观”系统,是指它的尺度与宏观系统相比显得足够小,但与原子-分子系统相比又足够大,是介于两者之间。“介观”系统中的电子输运过程,不能够用通常的求宏观系统的统计平均的方法来处理,而是表现为量子相干输运和量子弹道输运。     

光子石墨烯中赝磁场作用下的谷霍尔效应

将石墨烯中赝磁场的产生机理运用于光子石墨烯,通过在光子石墨烯中引入晶格有规律单轴形变的方式,理论分析得到了谷依赖的均匀赝磁场,并通过数值模拟的方法观察到明显的谷霍尔效应.这种谷霍尔效应的显著程度随晶格形变度的增加而加强.在具有一定损耗的电介质材料构成的形变光子石墨烯中仍可观察到明显的谷霍尔效应.随着电介质材料损耗的增加,谷霍尔效应导致的波束转弯效果依然能够保持,只是强度逐渐变弱.类似于自旋电子学中的自旋霍尔效应,这种光子石墨烯中等效赝磁场作用下的谷霍尔效应在未来谷极化器件的设计和应用中具有重要意义.     

纳米金属Tm的电子浓度研究

电子浓度是与金属的宏观特性相关的重要参数.反射光谱和霍尔效应分别是得出电子浓度和载流子浓度的基本实验.两个纳米稀土金属铥Tm样品(样品1,平均粒径100nm,样品2,平均粒径10nm)的红外---紫外反射光谱实验表明,金属铥Tm表面的反射光学性质具有金属的特征,6s能带具有与碱金属相近的电子浓度n_p,数值分别为2.434×10²⁸/m³和1.701×10²⁸/m³.而样品的霍尔效应实验测得金属Tm的载流子是电子-空穴型的,载流子浓度n_H仅分别为8.032×10²⁴/m³和7.679×10²⁴/m³,仅仅是费米面附近的电子-空穴状态.另外,铥Tm的电导率比半导体的大3个量级.晶粒纳米化使电子浓度n_p减小,电导率σ减小,载流子浓度减小,而霍尔系数R_H增大.     

利用空间电荷限制电流方法确定三(8-羟基喹啉)铝的电子迁移率特性初步研究

材料的迁移率是其关键电学特性之一.有机材料迁移率的研究对于有机电致发光器件、 有机太阳电池、有机薄膜场效应晶体管性能的提高有重要的意义. 应用简单易行的空间电荷限制电流方法,对基于三(8-羟基喹啉)铝(Alq₃) 的四种单载流子器件电流密度-电压曲线特性进行研究, 根据空间电荷限制电流模型,拟合出Alq₃材料在四种器件中的零场电子迁移率和电场依赖因子,并且给出Alq₃电子迁移率随外加偏压的变化趋势. 实验结果表明,顶电极铝蒸镀到缓冲层氟化锂(1 nm)和Alq₃ (100 nm)的表面后, 可以明显改善Alq₃的零场迁移率和电场依赖因子. 认为产生这种现象的原因是氟化锂可以使铝和Alq₃发生络合反应, 形成Li⁺¹Alq^-1粒子,形成良好的欧姆接触,使得电子的注入效率大大提高.     

异常霍尔效应和自旋霍尔效应

异常霍尔效应和自旋霍尔效应是在常规霍尔效应的基础上引发出的2种新现象.本文介绍了这2种现象及其原理和潜在的应用.     

GaN载流子浓度和迁移率的光谱研究

用红外反射光谱的方法对生长在蓝宝石衬底上的α-GaN外延薄膜的载流子浓度和迁移率进行了研究.通过测量蓝宝石衬底和不同Si掺杂浓度的一系列GaN外延膜的远红外反射谱并进行理论计算和拟合,得到GaN中的声子振动参量和等离子振荡的频率及阻尼常量,并由此计算得到其载流子浓度和迁移率.计算结果,红外方法得到的载流子浓度与Hall测量相一致,但迁移率比Hall迁移率要低约二分之一.同时红外谱与喇曼谱上明显观察到LO声子与等离子体激元耦合模,(LPP)随掺杂浓度的变化. 关键词： α-GaN外延薄膜 红外反射光谱 载流子浓度 迁移率 LO声子与等离子体激元耦合模 Raman光谱     

MgO/Pt界面对增强Co/Ni多层膜垂直磁各向异性及热稳定性的研究

采用直流磁控溅射法在玻璃基片上制备了Pt底层和MgO/Pt双底层的Co/Ni多层膜样品, 通过反常霍尔效应研究了不同MgO厚度和退火温度对样品垂直磁各向异性(perpendicular magnetic anisotropy, PMA)的影响. 随着底层中MgO厚度的逐渐增加, 样品的矫顽力也随之增强, 霍尔电阻变化不大; 对样品进行退火处理后发现, 单纯Pt底层的Co/Ni多层膜随着退火温度的升高, 霍尔电阻逐渐降低, 矫顽力则迅速降低, 热稳定性较差; 而当MgO/Pt双底层的样品在200 ℃退火后矫顽力大幅增加, 霍尔电阻略微有所减小, 更高的退火温度使得Co和Ni合金化, 导致多层膜的PMA特征减弱.     

霍尔效应实验的智能化

利用单片系统控制霍尔效应实验过程，智能化地验证霍尔效应理论、测量给定元件的霍尔灵敏度，并且通过磁场的变化模拟了实际的控制系统，从而使学生对霍尔效应的理论、实验及应用有了充分的认识。     

《霍尔效应原理及其应用》的误差消除

首先引导学生自己发现这一实验事实,然后要求学生注意这个问题,并要求学生对其产生的原因进行大胆的猜想,充分发挥学生的主体作用,这样既培养了学生的探究能力,又培养了学生交流、表达能力,使学生的动手能力、思维能力,得到协调发展．     

AlGaN/GaN HEMT器件电流坍塌和膝点电压漂移机理的研究

考虑了势垒层、缓冲层体陷阱及表面电荷的浓度变化对电流坍塌和膝点电压的影响,发现表面电荷和势垒层体陷阱浓度的变化对沟道电子的浓度影响较小,表面电荷浓度变化下的膝点电压的偏移和坍塌强度的大小与势垒层势阱能量的变化有着主要的关系.缓冲层有着比势垒层更强的局域作用,势垒层和缓冲层的体陷阱浓度在一定范围变化时的膝点电压偏移主要是由沟道电子浓度的变化而引起的,但偏移量却比表面电荷浓度变化的情况下小很多.势阱能量的变化是造成膝点电压偏移的重要原因,坍塌强度主要取决于势阱能量和沟道的电子浓度. 关键词： AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管 电流坍塌 膝点电压 陷阱俘获