文档介绍：纳米结构中的介观现象——弹道输运
纳米结构中的介观现象
特征时间、空间尺度
特征长度
系统尺度与半导体材料特征参数
纳米结构中的新现象
弹道输运

普适电导涨落
弱局域化
载流子热化
遂穿现象
单电子现象与库伦阻断
特征长度
固态器件的尺度从微米缩小到纳米尺度会使系统从量变引起物理性质的质变
尺度的变化导致研究内容和学科的变化
-下图1：自然与人造物体空间尺度（不同学科）
-下图2:人手皮肤显微放大图
特征长度
特征长度
纳米电子学的特征尺度

与纳米电子学相关的时间和空间特征尺度可以分为：
——与电子波长相关的特征长度
——与动量相关的时间和空间特征尺度
——与相位相关的时间和空间特征尺度
特征长度
纳米电子学涉及的主要特征长度：
——费米波长(λF)
费米面附近的电子德布罗意波长，简称费米波长。
费米波数kF可以表示为电子密度的均方根，相应的费米波长也可以表示为：
当电子密度为5×1011/cm2,半导体材料中电子的费米波长大约为35nm.
特征长度
费米波长的作用
在低温条件下，电流主要是能量接近费米面的电子所负载，因此相关的电子波长就是费米波长。
其他能量低于费米能的电子具有较长的波长，它们对电导没有贡献。
当系统的尺度接近费米波长时，粒子的量子涨落非常强。而当尺度远远小于费米波长时，粒子的能量涨落相对较弱。
因此，它的量子相干性容易受破坏。
特征长度
——平均自由程(lm)
一个电子在完整的晶体中运动就像一个具有有效质量的电子在真空中运动一样。
具有有效质量的电子在完整晶体中受散射而偏离称为碰撞。
电子从一个态散射到另一个态，改变了电子的动量。
两次碰撞间平均间隔时间为
动量弛豫时间为
两者之间的关系为
特征长度
其中，因子αm（在0与1之间）表示在动量破坏的过程中单独一次碰撞的效果。
如果碰撞仅使得电子散射一个小的角度，在一次碰撞中仅有比较少的动量损失。
此时，αm因子就非常小，动量弛豫时间就远比碰撞时间长。
平均自由程是电子初始动量破坏之前电子行进的距离，因此
其中Vf是动量弛豫时间，而τm是费米速度
费米速度由下式给出
特征长度
当电子的密度是5×1011/cm2,则VF=3×107cm/s.
假设动量弛豫时间为100ps，可得到平均自由程lm =30um。
平均自由程的作用
当导体的尺寸远大于这些特征长度，导体通常为欧姆导体。
当导体的尺寸接近或小于这些特征长度，导体可以是弹道导体、介观导体等。