Coulomb blockad

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 7 februari 2020; verifiering kräver 1 redigering .

Coulomb-blockad - blockerar passagen av elektroner genom en kvantprick , inkluderad mellan två tunnelkontakter , på grund av avstötningen av elektroner i kontakterna från elektronen vid punkten, samt en ytterligare Coulomb-potentialbarriär som skapar en elektron placerad vid punkt. Precis som kärnkraftsfältet under alfasönderfall [1] förhindrar att en alfapartikel flyr, förhindrar Coulomb-barriären att en elektron flyr från en punkt, liksom att nya elektroner tränger in i den. Experimentellt manifesterar Coulomb-blockaden sig som ett toppliknande beroende av en punkts konduktivitet på punktens potential, det vill säga på spänningen vid den extra elektroden (gate).

Detta fenomen observeras när Coulomb-energin e²/2C (på grund av till och med en enstaka elektron med laddning e; C är kapacitansen för punkten) i kvantpunkten är märkbart större än temperaturen och avståndet mellan nivåerna av kvantpunkten.

Detta fenomen kan förstås på följande sätt. Låt, med hjälp av en extra elektrod, punktens potential sätts till V , och det finns N ytterligare elektroner på punkten. Låt C vara kapaciteten för en punkt. Sedan, för att överföra en extra elektron till punkten, måste du göra arbete

{\frac {(N+1)^{2}e^{2}}{2C}}-{\frac {N^{2}e^{2}}{2C}}-eV+\delta \epsilon =e\left[\left(N+{\frac {1}{2}}\right)e/CV\right]+\delta \epsilon ,

var är den extra energin på grund av skillnaden i Fermi-nivån för elektroner vid punkten och i kontakterna. Med ett visst urval av spänningen på grinden och de relativa positionerna för Fermi-nivåerna för kontakterna och prickarna uppfyller förhållandet , , det vill säga potentialbarriären för övergången av en elektron från kontakten till punkten försvinner. Detta observeras som en topp i punktens konduktivitet. På grund av punktens ändliga temperatur är Fermi-nivån i kontakterna något utsmetad, vilket gör att Coulomb-blockadstopparnas bredd blir ändlig. Det vill säga, typiskt sett är toppbredden i enheter av eV i storleksordningen av punkttemperaturen i enheter av . $\delta \epsilon$ $\left(N+{\frac {1}{2}}\right)e/CV=0$ $\delta \epsilon =0$ $k_{B}T$

Se även

en elektrontransistor

Anteckningar

↑ Goldin L. L., Novikova G. I. Kvantfysik. Introduktionskurs. - M: Institutet för datorforskning, 2005