border=0

Fysike fundamentals fan fêste state fan nanoelektronika

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

Nanoelektronika is in nij gebiet fan wittenskip en technology dy't op 't stuit oprjochte is, basearre op de prestaasjes fan fêste-statefysika, kwantumelektronika, fysike chemie en halia-elektroanika-technology.

Undersyk yn dit gebiet is wichtich foar it ûntwikkeljen fan nije prinsipes foar it opbieden fan super-miniature, super-fluch aktive apparaten foar it ûntfangen, it ferstjoeren, stjoeren en ferwurkjen fan ynformaasje. As de tesmers fan fêste struktueren oan 'e nanometerregio komme, wurde de kwantum eigenskippen fan it elektroanik hieltyd mear sichtber. Wapene gedrach fan karant-dieltsjes begjint te behearskjen yn it gedrach. As in objekt in atoom skaal hat yn ien of twa rjochtingen, dan sil syn eigenskippen in protte oars wêze fan bulk fanwege de manifestaasje fan quantumwetten yn it gedrach.

Bygelyks, as op syn minst ien fan 'e ôfmjittingen fan in objekt fergelykber is mei de de Broglie-wavelength foar in elektroan, dan sil de dimensjonele kwantifikaasje yn' e rjochting komme. Oan 'e iene kant liedt dit ta it ferneatigjen fan' e prestaasjes fan klassike elektroanyske eleminten (diodes, transistors), en op 'en oare iepenje it perspektiven foar it meitsjen fan nije soarten elektroanyske eleminten mei unyk eigenskippen (wikseling, opslach, fersteuring, ensfh.) Dy't kin brûkt wurde - mjittekening.

De útwreiding fan wellen fan yndividuele elektroanen yn nasjonale struktueren kin begeliede wurde troch ynterferinsjesfynamen, de mooglikheid om te tunneljen troch in potensjele barriere, ensfh. In welle dy't korrespondearet mei in frije elektroan yn in fêste kin yn elke rjochting útbreide. De situaasje feroaret drastysk as in elektroan yn in struktuer komt, waans grutte, yn minstens ien fan 'e rjochtingen, beheind en ferlykber is mei de elektronenwavelength. Yn dizze rjochting binne allinich dy wellen dy't in meardere grutte hawwe mei de geometryske diminsjes fan 'e struktuer. Foar elektronen betsjut dit dat se allinich fêste wearden fan enerzjy hawwe, d. har enerzjynivo's kwantearre wurde, mar elektronen mei elke enerzjy kinne ferspraat oer sa'n kwantumkord.

In foarbyld fan struktueren wêrby't in elektroan by it ferpleatse in frijweardichheid hat heterostruktueren mei quantum filamintes, mei help fan submicronlithografy troch ett in smelle strip fan materiaal. It beheining fan saaklike struktueren is de situaasje as de elektromotorbeweging yn trije rjochtingen beheind is. Yn in quantum dot is it enerzjyspektrum diskrete, lykas yn in atoom. Dêrom wurde ek soksoarte formaasjes neamd as keunstmjittige atomen, hoewol elke soarte kin tûzen of mear fan echte atomen befetsje.

De dimensjes fan kwantumpunten binne ferskate nanometers. As in echte atoom kin in kwantum dot ien of mear frije elektronen befetsje. As bygelyks ien elektroan, dan is it lykwols lykwols ta in artificial hydrogen atom, as twa - oant helium, ensafuorthinne.

De ynteraksje fan elektronenwellen yn nanoskalige struktueren sawol tusken har en mei ynhomogenningen yn harren kinne begeliede wurde troch in ynterferinsje dy't likegoed as bepaald is foar netwurk of acousticwaves. In karakteristyk karakter fan dizze ynterferinsje is dat troch it oanwêzigens fan lading troch elektroanen mooglik is om te kontrolearjen mei in lokale elektrostatyk of magnetysk fjild en somtiden ynfloed op 'e útbou fan elektromagnetyske wellen.

De unike eigendom fan quantum-dieltsjes, wêrûnder elektronen, is de mooglikheid om de potensjele barriêre te penetratie, sels as de elektroanenergie net genôch is om it te oerwinnen. Dit effekt (de tunneleffekt) wurdt beoardiele as de breedte fan de potensjele barriêre fergelykber is mei de de Broglie-wavelength foar in elektroan.

Quantum beheining, yn nanoskalige struktueren, lit syn yndruk op it effekt fan tunneling yn sokke struktueren. Sa is bygelyks de kwantifikaasje fan 'e enerzjystannen fan elektroanen yn tige dûnte periodyk lizzende potensjele wellen liedt ta it feit dat de tunneling troch harren in resonant karakter oanfollet, dus allinich elektroanen mei in bepaalde enerzjy kinne troch sokke struktuer trochbrekke, d. wavelength.

In oar spesifike manifestaasje fan kwantumbeheining is ien-elemintele tunneling ûnder de betingsten fan 'e Coulombblokade. Coulombblokade is it ferskynsel fan 'e ôfwêzigens fan hjoed as spanning oanbrocht wurdt oan' e tunnelferkiezings fanwege de ûnmooglikheid fan tunneling fan elektroanen troch har Coulomb repulsion.

By it ferleegjen fan de lineêre ôfmjittingen fan elektroanyske apparaten is it natuerlik om te freegjen: is ynformaasjeferwurking mooglik basearre op 'e kontrôle fan yndividuele elektroanen, atomen, en photons.

Fysikisten hawwe leard om te manipulearjen, te kontrolearjen fan sokke dieltsjes. Mar yn fêstigens kinne individuele elektronen maklik yn 'e struktuer ferlern gean, en thermyske oscillaasjes fan atomen hawwe ek in grutte ynfloed op sokke prosessen.

Yn 1986 ferskynde de earste publikaasje op 'e stúdzje fan it effekt fan korrelearre ien-elektroanel-tunneling yn dielectrics . Yn 'e takomst wie dit effekt de basis foar de oprjochting fan in monoelektronik transistor. Figur 8.7 lit it apparaat fan sa'n transistor en syn lykweardige elektryske lykweardich circuit (EESZ) sjen.

Fig. 8.7 Diagram fan 'e monoelektronike effekt, apparaten basearre op dy.

Mei kanaalgrutte (fan Yndia) rûn en de dielektrike konstante fan it materiaal fan de tunnelknip , de kapasiteit fan de tunnelkniping sil wêze: . Tagelyk wurdt de feroaring yn 'e enerzjy fan' e kearnsintra by ien-elektroanenaasje fergelykje mei de enerzjy fan thermere lûd:

. (8.1)

Dêrom om de effektiviteit fan dit apparaat te ferbetterjen, is it needsaaklik om syn wurksumere te ferleegjen.

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Physical Basics of Vibrational Spectroscopy

De begripen fan leechte temperatuer- en hege temperatuer supkonduktiviteit

Physysk aard fan 'e tunnel-effekt

Quantum Hall Effect

Bragg-metoade

Applikaasje fan probe-mikroskoopmethoden foar analytyske mjittingen

SQUID-scanning mikroskoop-apparaat

Fuzzy logika en de teory fan fuzzy sets

MEMS toant.

Electromechanical memory.

Transmissionelektronenmikroskoop

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

Views: 2159

11.45.9.63 © bibinar.info is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .