對單電子器件輸運特性的理論研究.pdf

1、實際應(yīng)用中,單電子器件的電流輸運精度和靈敏度決定著器件性能的優(yōu)劣,因此對于單電子器件輸運特性的理論研究就顯得十分重要。
　　 本文首先概述單電子器件的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀、單電子器件的兩種基本結(jié)構(gòu)和幾種常見的硅基單電子器件、器件的制備和加工工藝,以及納米電子學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。然后,綜述單電子器件的基本原理,庫侖阻塞效應(yīng)和量子隧穿效應(yīng),以及單電子器件的兩種數(shù)值模擬方法。其次,以電荷耦合器件(CCD器件)為例,介紹在動態(tài)誤差機制下的隧穿

2、電阻、隧穿幾率以及占據(jù)態(tài)幾率的計算方法。
　　 第三章詳細討論了溫度對電荷耦合器件中的隧穿電阻和隧穿幾率的影響。溫度低于7K時,隧穿電阻隨外加門電壓變化呈非線性增加。隨著溫度的升高,隧穿電阻值減小,電子進入和離開量子島的幾率增加。由于溫度的升高使得電子的熱運動能量增加,破壞庫侖阻塞效應(yīng),使得量子島上的電子數(shù)目不再穩(wěn)定。該工作溫度下,可以適當(dāng)提高外加門電壓,使其重新滿足庫侖阻塞效應(yīng)的條件。
　　 最后,本文采用主方程法對各

3、種占據(jù)態(tài)幾率進行計算,得到各種狀態(tài)下的幾率隨時間的變化關(guān)系。外加門電壓隨時間線性變化時,通過調(diào)節(jié)門電壓隨時間變化的快慢,使誤差幾率降低。本文給出了確定最佳優(yōu)化條件的方法,在此基礎(chǔ)上討論了等待時間和等待門電壓對誤差幾率的影響。在線性門電壓下,由于受到強隧穿效應(yīng)的影響,誤差幾率較大,隨溫度非線性變化,當(dāng)溫度為7K時,誤差幾率達到最小值,約為10-5。對門電壓進行優(yōu)化處理后,誤差幾率值降低,低至10-14。誤差幾率與器件的工作溫度有關(guān),溫度越