ТОП 10:

Розміщення та з’єднання компонентів одноелектронних наносхем в системі моделювання SIMON



Для розміщення компонентів наносхеми треба навести курсор на зображення потрібного елементу та натиснути на ліву клавішу миші і, не відпускаючи її, перемістити в потрібний контур наносхеми. Щоб повернути компонент, потрібно навести на нього курсор та натиснути середню кнопку миші. Якщо зробити на обраному компоненті подвійний клік, то він буде видалений зі схеми.

 

1

8 10

 

Рис. 6.5 Головне вікно системи моделювання SIMON (1 – головне меню, 2 – конденсатор, 3 – тунельний перехід, 4, 5 – кулонівські острівці, 6 – джерело напруги, 7 – вольтметр, 8 – електрометр, 9 – амперметр, 10 – робоча область, 11 – з'єднання

Конденсатори, тунельні переходи, джерела напруги, вольтметри та електрометри (прилади для вимірювання величин зарядів) можуть бути з’єднані тільки через вузли квантових точок. В нанорозмірних одноелектронних схемах з'єднання грають важливу роль і мають параметри окремого об’єкта. Для з'єднання елементів слід натиснути першу клавішу миші, навівши курсор на з’єднувальний прямокутник елемента та перемістити курсор на потрібний вузол. Після вимикання цієї клавіші буде встановлено з'єднання.

Амперметр єдиний вимірювальний пристрій який приєднується не до вузла, а до гілки наносхеми (провідника). Для приєднання амперметра, потрібно попередньо натиснувши ліву кнопку миші і перевести курсор до обраного провідника.

За замовчуванням лінії зв’язку напряму з’єднують компоненти наносхеми.

 

 

Для налаштування з'єднування слід навести курсор на з’єднувальний провід,натиснути на ліву клавішу миші та вибрати режим з'єднання.

Деякі компоненти наносхем мають список властивостей. Для джерела напруги це є тип та величина напруги, для – конденсатора ємність, для тунельного переходу – опір та ємність, а для кулонівського острівця – базовий заряд. Для зміни цих параметрів потрібно навести курсор на об’єкт, натиснути на праву клавішу миші та ввести дані в відповідні поля. Деякі параметри крім статичних значень можуть приймати змінний або мати випадковий характер.

Також можна змінити параметри елементів за замовчуванням. Для цього потрібно змінити параметри елементів розміщених на панелі інструментів.

Для проведення моделювання потрібно виконати команду головного меню Start/ Start simulation. Для виведення результатів потрібно навести курсор на відповідний вимірювальний пристрій (вольтметр, амперметр або електрометр) та натиснути праву клавішу миші та клавішу шифт.

Створити новий проект наносхеми або зберегти існуючий можна за допомогою головного меню (File/…).

Лабораторний практикум

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА № 11

Статичні характеристики наноприладу з одним тунельним переходом

 

Мета роботи: Дослідити статичні характеристики тунельного переходу з урахуванням впливу кулонівської блокади.

 

Фізико-теоретичні відомості

Прогрес у фізичній електроніці перш за все пов'язаний зі створенням наноприладів, в яких контролюється переміщення навіть одного електрона.

Принцип дії одноектронних компонентів базується на механізмах тунелювання і блокування електронів. Теоретична межа часу переміщення електрона скрізь потенційний бар’єр не перевищує 10пс, що відповідає швидкодії у сотні терагерц (1014Гц), при енергоспоживанні у одиниці нановат (10-9 Вт). Інколи прилади одноелектроніки називають нанотераприладами. У цифровій одноелектроніці біт інформації кодується одним електроном.

Тунельний перехід існує в діелектричній підкладці між двома напівпровідниковими чи металічними гранулами (кулонівськими острівцями) діаметром приблизно 5 нм, які сформовані на її поверхні на відстані (1…10) нм один від одного (рис.11).

 

 

 

Рис.11.1. Еквівалентна схема тунельного переходу RC з одним кулонівським острівцем KO та з урахуванням ємності контактів Cк

 

Якщо ємність цієї системи є C, то її електростатична енергія має дві cкладові:

(11.1)

де Кл — елементарний заряд електрона та —початковий поляризаційний (фоновий) заряд на тунельному переході.

Повинні виконуватись дві умови тунелювання. Мінімальне дискретне значення енергії має суттєво перевищувати температурні:

(11.2)

та квантові флуктуації:

(11.3)

де Дж К-1 — стала Больцмана, — абсолютна температура, — стала Планка та — квантовий (фундаментальний) опір.

Для тунелювання електронів необхідно подолати сили їх поляризаційної взаємодії. Кулонівська блокада — це явище відсутності електричного струму при прикладанні зовнішньої напруги до переходу через неможливість тунелювання електронів під впливом кулонівського відштовхування. Величина напруги подолання кулонівської блокади дорівнює:

(11.4)

Отже, накопичення заряду на кулонівському острівці, більшого за , викликає тунелювання одного додаткового електрону через перехід. З наростанням напруги продовжується тунелювання наступного і т.д. електронів, а на ВАХ одноелектронного приладу спостерігаються так звані «кулонівські сходи». Цей процес повторюється періодично з частотою одноелектронних осциляцій:

(11.5)

де — струм через перехід.

 

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-12-29; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.94.202.172 (0.004 с.)