Спинозависимый транспорт дырок в наноструктурах сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник

• Автор: Кудрявцев, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Наноразмерные сандвич-структуры сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник
§1.1. Сверхпроводящий эффект близости в сандвичах типа сверхпроводник-полупроводниковая-наноструктура-сверхпроводник
§1.2. Андреевское отражение
§1.3. Многократные андреевские отражения
§1.4. Взаимосвязь между джозефсоновским критическим током и плато
проводимости нормального состояния
Выводы
Постановка задачи
Глава 2. Получение и свойства самоупорядоченных кремниевых
квантовых ям
§2.1. Самоорганизация микродефектов на поверхности
монокристаллического кремния
§2.2. Электрические и оптические свойства самоупорядоченных
кремниевых квантовых ям
Выводы
Глава 3. Сверхпроводимость б - барьеров, ограничивающих кремниевые
квантовые ямы на поверхности 81 (100)
§3.1. Температурная зависимость сопротивления в магнитном поле
§3.2. Диамагнитный отклик
§3.3. Скачок теплоемкости
§3.4. Идентификация сверхпроводящей щели с помощью туннельных

§3.5.Возможные механизмы возникновения сверхпроводимости
сандвич-наноструктур 8 - барьер - СККЯ - 8 - барьер
Выводы
Глава 4. Квантование сверхгока и андреевское отражение в кремниевых
наноструктурах
§4.1. Экспериментальная сандвич-наноструктура: сверхпроводник —
СККЯ - сверхпроводник
§4.2. Характеристики нормального состояния
§4.3. Джозефсоновские сверхтоки
§4.4. Многократные андреевские отражения
§4.5. Взаимосвязь между джозефсоновским критическим током и плато
проводимости нормального состояния
§4.6. Дробные значения амплитуд андреевских осцилляций
Выводы
Глава 5. Спиновый транзистор на основе кремниевой квантовой ямы,
ограниченной сверхпроводящими 5 - барьерами
§5.1. Основы работы спинового транзистора
§5.2. Экспериментальные результаты исследования характеристик спинового транзистора в условиях продольного транспорта двумерных дырок в кремниевой сандвич-структуре на поверхности Б1 (100) п-

Выводы
Заключение
Литература
Список публикаций автора по теме работы
ВВЕДЕНИЕ
Самоупорядоченные полупроводниковые наноструктуры интенсивно исследуются в последние годы в связи с задачами создания принципиально новых приборов наноэлектроники и оптоэлектроники, таких как транзисторы на одиночных электронах, одноэлектронные ячейки памяти и лазеры на внутризонных переходах. Причем, главные усилия в развитии данного направления концентрируются на разработках нанотехнологий, основанных на процессах локального самоупорядочения как атомов матрицы [Ipatova, 1991; Noetzel, 1996], так и легирующих примесей [Bagraev, 1997; Gossman, 1996]. Полученные с помощью этих технологий самоупорядоченные полупроводниковые квантовые ямы, проволоки и точки не только используются в качестве базовых элементов в приборах наноэлектроники, но и являются модельными объектами физики мезоскопических систем [Thornton, 1994].
С другой стороны, одним из важнейших направлений нанофизики и наноэлектроники является изучение и применение наноразмерных
джозефсоновских переходов. Различные версии этих структур могут найти широкое применение в новом направлении наноэлектроники - спинтронике, в рамках которого реализуются устройства, основанные не на транспорте электронов и дырок, а на пространственном изменении проекций их спинов. Основное внимание в рамках данного направления уделяется созданию так называемых гибридных систем или сандвичей, составляющими которых являются сверхпроводники с тонкими прослойками нормальных металлов, а в последнее время - полупроводниковых наноструктур. Характеристики наноразмерных сандвичей определяются сверхпроводящим эффектом близости [Klapwijk, 2004] и проявляются наиболее ярко, когда длина когерентности сравнима с длиной волны Ферми, и обе они больше ширины

Рис. 4. (а) - схема приборной структуры. Квантовая нанопроволока (красный цвет) диаметром 15 нм покрыта оболочкой толщиной 1,5-2 нм (синий цвет) и контактирует с А1 выводами, сверхпроводящими ниже 1,6К. Волновая функция электронов в Се (черная кривая) ограничена в радиальном направлении. Энергия электронов в нанопроволоке контролируется напряжением на затворе. (Ь) энергетическая диаграмма показывает стадии, вовлеченные в многократные андреевские отражения на границе раздела - переход сверхпроводник. На показанном здесь трехступенчатом процессе электрон, входящий из левого сверхпроводника, подвергается андреевскому отражению на правой границе раздела нанопроволока — сверхпроводник и последующему отражению на левой границе раздела, соответственно создавая и уничтожая куперовскую пару. Каждый раз, когда электрон или дырка пересекает переход, это увеличивает энергию на еУ (V — смещение по напряжению). Отражение происходят до тех пор, пока или электрон или дырка приобретают достаточную энергию, чтобы перейти в сверхпроводник.