单电子晶体管I-V特性数学建模

基于正统单电子理论，提出了单电子晶体管的I-V特性数学模型。该模型的优点是：它由实际物理参数直接获得；支持双栅极工作，更利于逻辑电路应用。I-V特性和跨导仿真结果证实了它的准确性。     

基于单电子晶体管的数字滤波器硬件实现

基于互补型单电子晶体管（SET）逻辑门，提出了SET加法器、移位寄存器和ROM的单元电路。在讨论数字滤波器硬件实现原理基础上，由这三个单元电路实现了一个二阶IIR滤波器。SET的SPICE宏模型验证了设计的正确性。     

磁耦合元胞自动机逻辑器件的形状可重配置结构

磁耦合元胞自动机逻辑器件(即纳磁体逻辑器件)是后CMOS时代的一种极具潜力的新技术,具有无引线集成、极低功耗和天然非易失性等优点.纳磁体逻辑器件由纳米级单畴磁体构成,而磁体的形状是其一个重要的器件特征参数.本文研究了不同特殊形状纳磁体的转换特性,获得了改变特殊形状器件状态的时钟场值.提出了基于不同尺寸特殊形状纳磁体的可重配置择多逻辑门,采用OOMMF软件验证了形状择多逻辑门的输入可重配置性,得到了顺序配置不同输入组合所需的时钟场.该可重配置门结构的提出为磁性可编程逻辑计算电路的实现奠定了重要的理论基础.     

一种基于多输入单电子晶体管的比较器电路

基于多输入单电子晶体管(SET)的Ⅰ-Ⅴ特性和CMOS数字电路的设计思想,提出了一种由18个互补型SET和1个双栅极SET构成的1位比较器电路结构.该比较器优点为:利用一个双栅极SET的固有特性,使异或逻辑块得到了简化,减少了晶体管的数目;电压兼容性好,输入和输出高低电平都接近0.02 V和0 V;静态总功耗低(6.42 pW).仿真结果验证了电路的正确性.     

量子元胞自动机器件和电路的研究进展

量子元胞自动机(QCA)是一种新颖的纳米技术,该技术不再通过电流或电压而是基于场相互作用进行信息的计算和传递。首先,综述了两种量子元胞自动机(EQCA和MQCA)器件的计算原理、基本逻辑门和时钟。指出了QCA元胞构成的不同线结构可在相同层交叉传递信号而不受影响。然后,进一步总结了制备QCA器件和功能阵列或电路的实验方法和材料,得出MQCA器件和分子EQCA器件的发展将使该器件逐步达到实际应用水平的结论。详细讨论了目前QCA器件和电路(尤其是存储单元结构)研究取得的重要进展以及面临的问题。提出了QCA器件未来理论和应用研究中的开放课题和方向。     

基于共振隧穿二极管的蔡氏电路设计研究

首次提出一种基于共振隧穿二极管的蔡氏电路.利用共振隧穿二极管(RTD)的负微分电阻特性,采用驱动点特性合成的方法,实现了蔡氏电路中的分段线性电阻,通过一组参数的选取,进而实现了蔡氏电路,并用PSpice模拟软件进行了仿真验证.相对于用传统方法实现的蔡氏电路,基于RTD的蔡氏电路具有电路结构更加简洁、便于集成的特点.     

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     

Ternary logic circuit design based on single electron transistors

Based on the I-V characteristics and the function of adjustable threshold voltage of a single electron transistor (SET), we design the basic ternary logic circuits, which have been simulated by SPICE and their power and transient characteristics have been extensively analyzed. The simulation results indicate that the proposed circuits exhibit a simpler structure, smaller signal delay and lower power.     

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.     

含无损传输线的约瑟夫森结电磁系统中的分岔与混沌

 建立了含无损传输线的约瑟夫森结电磁系统左端点处电压正向行波分量的一维Poincaré映射模型,运用非线性动力学理论分析了映射定点的稳定性。通过数值计算得到了映射随电压反射系数变化的分岔图,详细分析了系统随参数变化的动态演化过程。结果表明在一定参数条件下,该电磁系统中存在着分岔、混沌、周期吸引子共存、混沌吸引子共存以及周期与混沌吸引子共存等复杂的非线性动力学行为。