23.Кулонівська блокада у двобар'єрних структурах. Загальний вигляд вольт-амперної характеристики.

24.Принципи роботи одноелектронного насосу та одноелектронної пастки.

Одноелектронний насос - мікроелектронний пристрій, який за один цикл своєї роботи подає на вихід рівно один електрон. Швидкість роботи нового приладу складає мільярд циклів за секунду. Це у тисячу разів перевершує показники електронних насосів на базі алюмінієвих провідників. Графеновий пристрій володіє достатньою продуктивністю щоб визначати еталонну величину сили струму у залежності від заряду електрона.

Використання як квантової точки - напівпровідника малої довжини, що володіє квантовими властивостями, - одношарового двовимірного вуглецю (графена) вперше дозволило створити стабільний одноелектронний насос. Запропоновані раніше насоси на базі напівпровідникових матеріалів володіли занадто великою теоретичною похибкою для вимірювання стандарту сили електричного струму.

Завдання перевизначення чотирьох основних одиниць системи СІ - ампера, моля, кельвіна і кілограма - через фундаментальні константи була поставлена на Генеральній конференції з мір та ваг восени 2011 року. У даний час сила струму визначається через взаємодію між нескінченно довгими провідниками у вакуумі.

Еталонний ампер було запропоновано обчислювати відносно елементарного електричного заряду (електрона), який є постійним і дорівнює 1,60217653 x 10^-19 кулона. Під впливом сили струму в один ампер крізь перетин провідника повинен за одну секунду пройти заряд рівний одному кулону.

Электронные насосы – устройства, которые могут перемещать определенное количество электронов в течение каждого насосного цикла. Для физиков этот объект исследования интересен не только с точки зрения фундаментальной науки. Одноэлектронный насос имеет шанс найти практическое применение в метрологии, действуя как точный частотно-токовый конвертер.

Главная цель этой области исследований состоит в том, чтобы создать текущий стандарт, основанный на электрическом заряде отдельного электрона, для достижения высокой точности текущего измерения. Устройство, названное одноэлектронным транзистором, может манипулировать электрическими зарядами, вплоть до одного электрона и, следовательно, он применим для создания квантованного тока (тока, который состоит только из одного или нескольких электронов).

Экспериментально, эта концепция, главным образом, была проверена на устройствах, сделанных из 3–5 полупроводниковых гетероструктур или металлических наночастиц. В принципе, чем меньше устройство, тем, лучше оно работает. Однако, размер устройств, сделанных как из полупроводниковых гетероструктур, так и из металлических частиц ограничен текущими возможностями технологий литографии.

Большинство конструкций одноэлектронных насосов использует очень маленькую область, слабо соединенную с электронным бассейном, обычно именуемым в металлических системах как остров. Остров является достаточно маленьким, что дополнение или удаление отдельного электрона делают заметное энергетическое различие. Исследователи предложили изменить эту структуру, заменяя нормально-металлический остров отдельной однослойной углеродной нанотрубкой (ОУН), которая уже обладает наномасштабом с диаметром приблизительно 1 нм.