表面声波单电子输运中的库仑阻塞研究

论文摘要

20世纪80年代初期开始兴起的介观物理是凝聚态物理中人们十分关注的领域,它揭示了许多新的物理效应,对半导体物理基础研究、半导体器件及其应用都有重要意义。 近年来,表面声波（SAW）通过压电效应与GaAs/AlxGa1-xAs异质结中二维电子气（2DEG）的相互作用受到越来越多的关注。由于这种相互作用,表面声波在异质结表面传播时强度减弱,并将其部分动量传给电子。从而在开路中产生一个直流电压;在闭合回路中则产生一个直流电流,即声电电流。 在本文中,我们在极低温（0.260K）下对表面声波单电子器件进行了研究,在国内观察到表面声波搬运电子形成的声电电流。在给分裂栅加适当的负电压情况下,我们观察到当源漏偏置电压小于某阈值电压时,源漏电流为零,即出现库仑阻塞现象。固定源漏电压,观察到源漏电流随分裂栅电压的变化出现库仑阻塞振荡现象。然后当叉指换能器耦合不同频率的微波信号时,测量流过源漏两区的声电电流,测得叉指换能器的一个共振工作频率。给叉指换能器耦合共振工作频率微波后,我们观察到声电电流随分裂栅电压的变化同样出现库仑阻塞。用静电模型的库仑阻塞理论解释了源漏电流的库仑阻塞振荡和声电电流的库仑阻塞现象。

论文目录

• 引言
• 参考文献
• 第一章 低维系统
• 1.1 费米波长
• 1.2 二维系统
• 1.2.1 二维电子气
• 1.2.2 二维电子气的态密度
• 1.3 准一维系统
• 1.3.1 肖特基分裂栅
• 1.3.2 准一维电子通道的电导量子化
• 1.4 量子点
• xGa_1-xAs异质结'>1.5 GaAs/Al_xGa_1-xAs异质结
• 参考文献
• 第二章 真空的获取
• 2.1 真空的基本知识
• 2.1.1 真空及其单位
• 2.1.2 真空区域的划分
• 2.2 稀薄气体的基本性质
• 2.2.1 气体分子的速率分布
• 2.2.2 平均自由程
• 2.3 真空的获得
• 2.3.1 机械泵
• 2.3.2 分子泵
• 2.4 真空的测量
• 参考文献
• 第三章 低温的获取
• 3He制冷机'>3.1³He制冷机
• 3He-⁴He稀释制冷机'>3.2³He-⁴He稀释制冷机
• 3He-⁴He混合液体的溶解度x和x-T相图'>3.2.1³He-⁴He混合液体的溶解度x和x-T相图
• 3He-⁴He稀释制冷机'>3.2.2³He-⁴He稀释制冷机
• 参考文献
• 第四章 表面声波
• 4.1 表面声波的概述
• 4.2 叉指换能器
• 参考文献
• 第五章 信号测量
• 5.1 信号放大
• 5.1.1 集成运放
• 5.1.2 电流-电压转换
• 5.2 50赫兹干扰
• 5.3 测量程序
• 5.3.1 LabVIEW介绍
• 5.3.1.1 LabVIEW起源
• 5.3.1.2 LabVIEW概念与创新
• 5.3.1.3 LabVIEW应用解决方案
• 5.3.2 程序界面
• 5.3.3 工作原理
• 5.3.4 接口程序
• 参考文献
• 第六章 库仑阻塞
• 6.1 单电子充电能
• 6.2 库仑阻塞
• 6.2.1 量子态占据状况
• 6.2.2 单电子隧穿
• 6.2.3 金属-岛区-金属二端子器件的电流电压特性
• 6.3 单电子盒
• 参考文献
• 第七章 表面声波单电子输运中的库仑阻塞
• 7.1 样品制作
• 7.2 分裂栅势垒
• 7.3 源漏电流
• 7.4 声电电流
• 7.5 源漏电流中的库仑阻塞振荡
• 7.6 实验
• 7.7 实验结果与讨论
• 7.7.1 源漏两极的电流电压特性
• 7.7.2 源漏电流的库仑阻塞振荡
• 7.7.3 叉指换能器的频率响应
• 7.7.4 声电电流的库仑阻塞振荡
• 参考文献
• 总结
• 附录
• 致谢
• 声明