機電單電子晶體管半經(jīng)典模型的改進和輸運特性的研究.pdf

1、納機電系統(tǒng)(NEMS)是電子自由度和機械自由度之間具有強相互作用的納米尺度的器件,它具有尺寸小、頻率高、響應(yīng)時間短、品質(zhì)因素高、功耗低和靈敏度高等優(yōu)點.機電單電子晶體管(EMSET)實現(xiàn)了單電子隧穿和島區(qū)振動間的動態(tài)耦合,它既是一種最基本的NEMS器件,又是研究復(fù)雜NEMS器件的物理機制的重要單元之一.本博士學(xué)位論文在他人工作的基礎(chǔ)上,改進了EMSET的半經(jīng)典模型,研究了EMSET的輸運特性.在島區(qū)受到的靜電力的表達式中,除了包括漏源電

2、極的作用外,還考慮了雙柵電極和系統(tǒng)初始電容值的影響. 在此改進的半經(jīng)典模型的基礎(chǔ)上,首先研究了漏源電極間存在兩個可振動島的情況,提出了雙島 EMSET 的半經(jīng)典模型；其次研究了島區(qū)可在雙柵間振動的情況,提出了雙柵間振動 EMSET 的半經(jīng)典模型和兩維振動 EMSET 的半經(jīng)典模型；最后分析了島區(qū)能級分裂的機電量子點器件的特性.本文使用兩種方法模擬 EMSET 的特性:主方程法和蒙特卡羅法.在EMSET半經(jīng)典模型、雙島EMSET半

3、經(jīng)典模型和兩維振動EMSET半經(jīng)典模型中,模擬得到了負阻現(xiàn)象(NDR.),論述了負阻現(xiàn)象的產(chǎn)生機制,提出了產(chǎn)生負阻現(xiàn)象的必要條件.發(fā)現(xiàn)兩個島間的振動耦合減弱了負阻現(xiàn)象的必要條件,而漏源電極間和雙柵電極間的振動耦合增強了負阻現(xiàn)象的必要條件.利用改進的EMSET半經(jīng)典模型,揭示了:EMSEmi'的閾值電壓的機電耦合效應(yīng),即EMSET的閾值電壓相對于單電子晶體管(SET)的閾值電壓的漂移現(xiàn)象,并給出了產(chǎn)生漂移現(xiàn)象的充要條件. 研究表