纳米科学与技术-电学性质.pdf

文档介绍：纳米科学与技术
第四章:
纳米尺度的电学特性及其输运性质
裘晓辉
国家纳米科学中心
电话:82545583
Email: xhqiu@
纳米科学与技术
•科学: 量子效应(quantum effect)
•技术: 实验仪器与方法(instrumentation &
method)
微电子技术(microelectronics)
纳电子技术(nanoelectronics)
制造成本、工作机制
晶体管、集成电路
纳电子学、纳光子学
Nanoelectronics:Electronics based on new phenomena
occurring at Nano-scale.
• Coulomb blockade:Single Electron Transistor
• Kondo effect:Spintronics
• Molecular Electronics
场效应晶体管(field effect transistor, FET)
Fabrication
• optical lithography
Si • e-beam lithography
Materials
• metal
• insulator
• semiconductor
metal, semiconductor, insulator
L
Classical Conductance D
L >> electron mean free path
D>> λF, electron wavelength
Ohmic conductance
L
R =ρ
π()D 2/ 2
Conductance Quantization
L < electron mean free path      ballistic transport (no collisions).
D~ λF, electron wavelength       wave nature of electron important.
d
d
e
e
z
z
i
Free i
t
t Free
n
n
a
Motion a
Motion u
u
Q
Q
N=1 N=2
D=λF/2
D=λF
N
5 λ~ 1‐3 Å
0 ∑ n == NGTGG 0 F
n=1 4
)
0
where, N=0, 1, 2, 3, … 3
(G
2  
and G0 = 2e /h=77μS 2
G
1
R0=13 kΩ
D
Tunneling 电子隧穿效应
~ eT −βL
− EUm )(2
β= 2
h
inelastic electron tunneling
spectroscopy (IETS)