Резонансно-туннельные гетероструктуры и приборы на их основе.

FLR1

- Удержать элемент 2 секунды.

- Поддерживающий партнер лежит на полу. Партнер, которого удерживают, находится в любом положении. Он должен быть поднят от пола минимум на расстояние выпрямленной руки.

FLR2

- Удержать элемент 2 секунды.

- Балансовая поддержка, которая не может быть исполнена без одного из партнеров.

- Оба партнера касаются пола.

FLR3

- Удержать элемент 2 секунды.

- Балансовая поддержка, которая не может быть исполнена без одного из партнеров.

- Один из партнеров касается пола.

FLR4

- Удержать элемент 2 секунды.

- Поддерживающий партнер стоит на полу.

- Партнер, которого удерживают, должен быть поднят с позиции на полу без помощи пилона.

- Верхний корпус (выше бедер) поддерживаемого партнера должен быть поднят над головой.

Семинар 2. Краткая характеристика основных разделов наноэлектроники.

 

В настоящее время в состав наноэлектроники принято включать (Technology Roadmap for Nanoelectronics, 2001) следующие направления, основанные на специальных физических эффектах и явлениях:

1. Одноэлектроника (Single electronics).

Данное направление основывается на физическом явлении кулоновской блокады туннелирования (Рис 1), когда перенос заряда через туннельный переход малой емкости носит дискретный характер (по одному электрону) и возможен только при превышении напряжения на переходе некоторого критического значения.

Рис 1. ВАХ туннельного перехода в режиме кулоновской блокады.

 

Сверхпроводниковая электроника.

В сверхпроводниковых приборах используются, в основном, два ярких квантовых эффекта – квантование потока в замкнутом сверхпроводящем контуре и эффект Джозефсона в туннельном контакте двух сверхпроводников. Эти эффекты, а также их различные сочетания позволили создать большое многообразие как аналоговых (датчики магнитного поля, стандарты напряжения), так и цифровых (цифровые интегральные схемы) приборов. Сверхпроводящие устройства рассматриваются также как перспективная элементная база квантовых компьютеров.

 

Резонансно-туннельные гетероструктуры и приборы на их основе.

Явление резонансного туннелирования частиц можно представить как квантовомеханический аналог прохождения света через интерферометр Фабри-Перо. Из квантовой механики известно, что вероятность перехода электрона E через потенциальный барьер высотой U₀, которая выражается через коэффициент прозрачности , представляет собой монотонно растущую функцию энергии, которая всегда меньше единицы при E<U₀. Для двухбарьерной системы (см. рис. ниже) ситуация изменяется качественно. При некоторой энергии E₀ имеет место резонанс с максимумом коэффициента прозрачности как функции энергии. Для симметричных барьеров величина коэффициента прозрачности в максимуме строго равна единице. При дальнейшем повышении энергии от резонанса прозрачность сначала падает, а потом возрастает аналогично случаю с одним барьером.

 

 

Зависимость тока, который определяется интегралом по энергии от скорости умноженной на коэффициент прозрачности, от напряжения, изменяющего энергию налетающих частиц относительно высоты барьера, также представляет собой функцию с максимумом. Такая вольт-амперная характеристика (ВАХ) называется N-образной и характеризуется наличием области отрицательного дифференциального проводимости, когда . Резонансно-туннельная структура, включенная в электрическую цепь, представляет собой двухполюсный прибор – резонансно-туннельный диод (РТД). РТД отличаются исключительно высоким быстродействием. Кроме того, существенная нелинейность ВАХ РТД позволяет с его помощью создавать электрические схемы, выполняющие те же функции, что транзисторные схемы, содержащие гораздо больше элементов. В настоящее время наиболее отработанными технологиями получения резонансно-туннельных структур служат технологии молекулярно-пучковой и газовой эпитаксии полупроводниковых гетероструктур.