Одноэлектронный транзистор. Устройство

Одноэлектронный транзистор (англ. Single-electron transistorSET) — транзистор, в основе концепции которого лежит возможность получения заметных изменений напряжения при манипуляции с отдельными электронами. Такая возможность имеется, в частности, благодаря явлению кулоновской блокады

История

Впервые о возможности создания одноэлектронных транзисторов на основе кулоновской блокады сообщили в 1986 г. советские учёные К. К. Лихарев и Д. В. Аверин.[1] В 1996 г. российские физики С. П. Губин, В. В. Колесов, Е. С. Солдатов, А. С. Трифонов, В. В. Ханин, Г. Б. Хомутов, С. А. Яковенко впервые в мире создали одноэлектронный молекулярный нанокластерный транзистор, работающий при комнатной температуре

Устройство

Аналогично полевому полупроводниковому транзистору, одноэлектронный транзистор имеет три электрода: исток, сток и затвор. В области между электродами располагаются два туннельных перехода, разделённых дополнительным металлическим или полупроводниковым электродом с малой ёмкостью, который называется «островом». Остров представляет собой наночастицу или кластер нанометровых размеров, изолированный от электродов диэлектрическими прослойками, через которые и может при определённых условиях происходить движение электрона. Электрический потенциал острова может регулироваться изменением напряжения на затворе, с которым остров связан ёмкостной связью. Если приложить напряжение между истоком и стоком, то ток, вообще говоря, протекать не будет, поскольку электроны заблокированы на наночастице. Когда потенциал на затворе станет больше некоторого порогового значения, кулоновская блокада прорвётся, электрон пройдёт через барьер, и в цепи исток-сток начнёт протекать ток. При этом ток в цепи будет протекать порциями, что соответствует движению единичных электронов. Таким образом, управляя потенциалом на затворе, можно пропускать через кулоновские барьеры одиночные электроны. Количество электронов в наночастице должно быть не более 10 (а желательно и меньше). Это может быть достигнуто в квантовых структурах с размером порядка 10 нм.

Рассмотрим квантовые состояния электрона при разных потенциалах на затворе. В блокированном состоянии у электрона на истоке нет доступных энергетических уровней в пределах диапазона туннелирования (красная точка на рис.2). Все уровни с меньшей энергией на острове заняты.

Когда к затвору прикладывается положительный потенциал, энергетические уровни на острове понижаются. Электрон (зелёный 1.) может туннелировать на остров (зелёный 2.), занимая свободный энергетический уровень. Отсюда он может туннелировать на сток (зелёный 3.), где он неупруго рассеивается и достигает на нём уровня Ферми (зелёный 4.).

Энергетические уровни на острове распределены равномерно с расстоянием между ними .  — это энергия, необходимая каждому последующему электрону для попадания на остров, который обладает ёмкостью . Чем ниже , тем больше . Для преодоления кулоновской блокады необходимо выполнение трёх условий:

напряжение смещения не может превышать энергии зарядки;

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Одноэлектронный транзистор - транзистор, в основе концепции которого лежит возможность получения заметных изменений напряжения при манипуляции с отдельными электронами. Аналогично полевому полупроводниковому транзистору, одноэлектронный транзистор имеет три электрода: исток, сток и затвор.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

На тему: «Проектирование гидравлического привода транспортной системы промежуточного ковша сортовой МНЛЗ ОАО «ММК». Бакалаврская работа

Суднові комп'ютерні мережі

Конспект лекцій Промислові мережі. Інтерфейси RS-485, RS-422 і RS-232. Комплекс стандартів CAN. Промислова мережа Profibus. Промислова мережа Modbus. Промисловий Ethernet.

История образования и педагогической мысли как область научного знания

Тест по теме: «История образования и педагогической мысли как область научного знания».

Закон "Про бухгалтерський облік та фінансову звітність в Україні"

Цей Закон визначає правові засади регулювання, організації, ведення бухгалтерського обліку та складання фінансової звітності в Україні.

Пәні Толеранттылық негіздері

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok