Завдання до виконання лабораторної роботи
1. На робочому столі автоматизованої системи SIMON створити експериментальну наносхему дослідження одноелектронного приладу, як показано на рис. 11.2.
Рис. 11.2. Експериментальна наносхема дослідження статичних характеристик одноелектронного приладу
2. Дослідити її статичні характеристики, які для прикладу побудовані на рис. 11.3.
3.
Дослідити
вплив змін температури
,
опору 
та ємності
тунельного переходу на характеристики
наносхеми.
а) б)
в) г)
Рис. 11.3. Результати моделювання вхідної напруги (а), статичних характеристик напруги (б) та заряду (в) тунельного переходу одноелектронного приладу і вихідної напруги (г) наносхеми
Завдання до оформлення лабораторної роботи
Для захисту лабораторної роботи потрібно підготуватися до відповідей на контрольні запитання та оформити протокол, який вміщує:
1. Мету роботи та фізико-теоретичні відомості про одноелектронні наноприлади з одним тунельним переходом.
2. Експериментальну наносхему дослідження одноелектронного приладу та осцилограми моделювання його статичних характеристик.
3. Висновки. Контрольні запитання
1. Які компоненти відносять до класу одноелектронних?
2. Які технології використовуються для формування одноелектронних приладів?
3. Які величини мають ємності одноелектронних пристроїв при кріогенних та нормальних температурах?
4. Чому дорівнює величина сили кулонівського відштовхування між двома електронами, розташованими на відстані 10 нм?
5. На яку величину змінюється напруга кулонівської блокади при збільшенні ємності тунельного переходу від 1 аФ до 10 аФ?
6. Яку частоту мають кулонівські осциляції, якщо струм через тунельний перехід складає 16 нА?
7. Як залежить кількість кулонівських сходів від напруги живлення одноелектронного приладу?
Лабораторна работа № 9 Динамічні характеристики одноелектронного тунельного наноприладу
Мета роботи: Дослідити динамічні характеристики одноелектронного наноприладу з одним тунельним переходом.
Фізико-теоретичні відомості
Розширення функціональних можливостей наноелектроніки перш за все пов’язано із широким застосуванням імпульсних та цифрових перетворень електричних сигналів. Комутаційна наносхема (рис. 12.1) у загальному випадку складається з трьох увімкнених послідовно компонентів: вхідного імпульсного джерела U, одноелектронного тунельного наноприладу RC, який працює в динамічному режимі, та конденсатора навантаження Cн.
Рис.12.1. Наносхема послідовної комутації на одноелектронному тунельному наноприладі
У динамічному режимі негативний імпульсний вхідний сигнал U знімає блокаду з кулонівського острівця КО, а електрони тунелюють через наноприлад RC до КО і накопичуються на ньому пропорційно вхідній напрузі. Тому конденсатор навантаження Cн заряджається позитивно відносно контакту заземлення. Таким чином, послідовна комутаторна схема на одноелектронному наноприладі інвертує фазу та полярність вхідної напруги.
Після зменшення амплітуди вхідного сигналу поновлюється кулонівська блокада на острівці КО і електрони, покидаючи його, тунелюють у зворотному напрямку через перехід RC до вхідного джерела.