Эффекты квантовой интерференции в электронном транспорте через двумерные наноструктуры

• Автор: Пичугин, Константин Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Масштабы длины в наноструктурах

1.2. Проводимость наноструктур

1.3. Спин-поляризованный транспорт

1.4. Осцилляции Ларонова-Бома

1.5. Double-slit эксперимент

1.6. Связанные состояния в континууме

Глава 2. Методика численного эксперимента

2.1. Основные уравнения

2.2. Коэффициент проводимости структуры

2.3. Методика математического моделирования

2.3.1. Подстановка Пайерлса
2.3.2. Основной формализм
2.4. Линии тока вероятности
2.5. Эффективный гамильтониан
Глава 3. Особенности транспортных свойств кольцевых структур
3.1. Проблемы и постановка задачи
3.2. Одномерное кольцо
3.2.1. Осцилляции Ларонова-Бома
3.2.2. Связанные состояния в континууме
3.3. Двумерное кольцо
3.3.1. Осцилляции Ааропова-Бома
3.3.2. Связанные состояния в континууме

Глава 4. Эффекты квантовой интерференции в double-slit структурах
4.1. Проблемы и постановка задали
4.2. Модель
4.3. Влияние управляющего электрода
4.4. Double-slit эксперимент
Глава 5. Эффект Холла, индуцированный спин-орбитальным взаимодействием Рашбы
5.1. Проблемы и постановка задачи
5.2. Модель
5.3. Сопротивление Холла
5.4. Модифицированная четырёх-терминальная геометрия
Заключение
Литература

Актуальность работы. Ещё в недалёком прошлом классическая теория процессов электронной проводимости отвечала на все практические вопросы, возникающие при изготовлении электронных устройств. Это теория основывалась на диффузионном дрейфе носителей и выражалось формулой Друде

Т? Р Т ||
а — где пит- концентрация и масса носителей, т - время релаксации, а а - проводимость. Качественный скачок в изготовлении проводящих структур произошёл в 80-х годах.
Благодаря достижениям нанотехнологии с использованием методов молекулярно-лучевой эпитаксии и литографии [1, 2| появилась возможность создавать различные искусственные структуры с заданными параметрами и мы приблизились к такому технологическому уровню твёрдотельных устройств, когда масштабы энергии и длины позволяют наблюдать определяющее влияние квантовых эффектов на процессы проводимости.
Типичные размеры таких устройств изменяются от нанометра до микрометра. При очень низких температурах (обычно несколько тК), неупругое рассеяние значительно подавлено и длина фазовой когерентности электронов может стать больше размера системы. В таком режиме электрон сохраняет фазовую когерентность по всему образцу. Идеализированный образец становится электронным волноводом и его транспортные свойства определяются исключительно геометрией системы, конфигурацией примесей и законами квантовой механики. Эти условия открывают возможность разработки новых квантовых электронных устройств [3, 4].
Идея использования квантовой интерференции в электронике сравнительно нова. Было предложено несколько устройств, использующих магнитное или электростатическое иоле для управления проводимостью при помощи влияния на разность фаз интерферирующих путей [5, 3]. В связи с этим, изучение влияния управляющих полей на транспортные свойства структур

Рис. 3.2. Проводимость одномерного кольца в зависимости от параметров к и 7. Тёмные области соответствуют меньшей проводимости. Линиями отмечен максимум проводимости (единица).
где /(/г) и р(/с) не зависят от 7. Эта функция периодична по 7 и имеет период 7 = 1. Такие осцилляции проводимости и называются осцилляции Аароиова-Бома. На рисунке 3.2 показана проводимость одномерного кольца в зависимости от параметров к и 7.
3.2.2. Связанные состояния в континууме. Анализируя поведение знаменателя Z в формулах (3.4), можно заметить, что в особых точках