3 А) б) игла островок изолятор затвор исток

Рис. 10.11. Двухпереходная система на СТМ (а) и схематический рисунок

одноэлектронного транзистора (б); 1 –GaAs, 2 –AlGaAs, 3 – квантовая яма

В качестве примера вертикального одноэлектронного транзистора можно привести сэндвичевую структуру (рис. 10.11, б), изготовленную при помощи молекулярно-лучевой эпитаксии. Толщина рабочих слоев 2,1,2 соответственно 9,2; 8,5; 7,8 нм, т.е. они образуют двумерные структуры. При подаче отрицательного напряжения на затвор создается область обеднения и формируется квантовая яма. Таким образом, данная конструкция представляет собойвертикальный управляемый прибор на одной временной точке.

Из анализа ВАХ прибора следует, что при отсутствии напряжения на затворе структура ведет себя как резонансный туннельный диод, а при подаче потенциала на затвор – как управляемый прибор.

Большие перспективы имеют приборы на основе массивов точек.

Следует отметить, что если разработчик современных электронных схем оперирует такими категориями, как принципиальная схема, топологические чертежи, монтажная схема, то разработчик квантовых приборов интересуется заданной функцией прибора. Конструирование сводится к объеднению ряда слоев материалов с необходимыми характеристиками, замене гальванических связейнаполевые в процессе интеграции элементов.

Еще одна замечательная особенность квантовых приборов в том, что их архитектура не предусматривает межсоединений. Приборы на квантовых точечных структурах дают возможность располагать их так, что возможно туннелирование от одной квантовой точки к другой.

Такие точки размещаются на расстоянии порядка микрометра друг от друга, и каждая из них может иметь как минимум два состояния. Эти состояния определяются наличием электронов. Движение электронов можно переключать в любом направлении между этими потенциальными ямами, создавая режимы для туннельного резонанса. Возникает зарядовая связь – кулоновскоевзаимодействиеэлектронов между соседними точками. Созданные таким путем матрицы могут выполнять логические функции, при этом отказы и сбои исключаются.

Контрольные вопросы и задания

1.1. В чем заключается основная тенденция электроники?

1.2. Как реализуются задачи электроники?

1.3. Какова тенденция микроминиатюризации?

1.4. Перечислите физические ограничения микроэлектроники.

1.5. В чем заключается «эффект просачивания»?

1.6. В чем проявляется действие сильных полей?

1.7. Насколько близка современная микроэлектроника к физическому барьеру?

1.8. Охарактеризуйте технологические проблемы микроэлектроники.

1.9. Возможно ли снять технологические ограничения? Если да, то каким образом?

2.1. Дайте определение функциональной электроники.

2.2. Дайте определение динамической неоднородности. Приведите примеры.

2.3. Дайте определение континуальной среды. Приведите примеры.

2.4. Приведите основные характеристики оптоэлектроники.

2.5. Приведите основные характеристики акустоэлектроники.

2.6. Назовите преимущества функциональной электроники.

3.1. Какое направление называют наноэлектроникой?

3.2. Укажите отличия и сходства микро- и наноэлектроники.

3.3. Приведите характеристики двумерной структуры.

3.4. Приведите характеристики одномерной структуры.

3.5. Что такое квантовая точка?

3.6. Оцените размеры 2D-структуры.

3.7. Оцените размеры 1D-структуры.

3.8. Оцените размеры 0D-структуры.

3.9. В чем состоит разница движения электрона в 3D-, 2D-, 1D-структурах?

3.10. В чем заключается суть направлений «сверху вниз», «снизу вверх» в методах формирования структуры?

3.11. Как сформировать 2D-структуру?

3.12. Опишите работу туннельного микроскопа.

3.13. Опишите работу нанотехнологической установки.

4.1. Охарактеризуйте транспорт в 1D-структуре.

4.2. Какой режим называют баллистическим?

4.3. Какой режим называют квазибаллистическим?

4.4. От каких факторов зависит кондактанс в идеальной 1D-структуре?

4.5. От каких факторов зависит кондактанс в реальной структуре?

4.6. В чем заключается эффект Ааронова-Бома?

4.7. Определите разность фаз Ааронова-Бома, если U = 1 В,t = 2 мкс.

4.8. Определите разность фаз Ааронова-Бома, если B = 1 мТл, S = 0,1 мкм.

4.9. Где можно использовать эффект Ааронова-Бома?

4.10. Опишите работу туннельного резонансного диода на 2D-структуре.

4.11. Опишите работу ЗУ на 2D-структуре.

5.1. Дайте определение одноэлектроники.

5.2. Каковы преимущества одноэлектроники.

5.3. Опишите модель квантовой точки.

5.4. Что называют кулоновской блокадой?

5.5. Определите частоту туннельных осцилляций, если ток через переход 0,1 нА.

5.6. Чем привлекательны многобарьерные системы?

5.7. Как работает вертикальный нульмерный транзистор?

5.8. Приведите классификацию конструкций одноэлектронных приборов.

5.9. В чем преимущество полевых связей над гальваническими?