Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана каф. РЛ-6 «Технологии приборостроения»

Курсовая работа

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТАМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛОИСТОЙ РЕЗОНАНСНО ТУННЕЛЬНОЙ НАНОСТРУКТУРЫ С ДОБАВОЧНОЙ КВАНТОВОЙ ЯМОЙ

Студент группы РЛ6 112

Петров П.П

Научный руководитель

доц. Малышев К.В.

Москва – 2012

1. Постановка задач исследования

Здесь кратко (2 - 3 фразы) описываются объект, предмет, исходное состояние, цель, актуальность, гипотеза и задачи исследования.

Объект исследования - слоистая резонансно туннельная наноструктура с добавочной квантовой ямой переменной глубины. Слоистая резонасно туннельная структура состоит из … Квантовая яма – это…Такие наноструктуры имеют следующие характерные особенности …

Предмет исследования - вольтамперная характеристика (ВАХ) заданной наноструктуры в зависимости от глубины добавочной квантовой ямы. Из исследований стандартной наноструктуры с одной квантовой ямой известно, что форма начального участка ВАХ зависит от параметров этой ямы следующим образом…. Добавочная яма может изменить форму ВАХ из-за…

Исходное состояние проблемы - методика расчета ВАХ слоистых наноструктур по формуле Цу-Есаки. Ее характерные особенности состоят в следующем…

Цель работы Исследовать зависимость ВАХ слоистой резонансно туннельной наноструктуры с добавочной квантовой ямой от глубины добавочной ямы.

Актуальность исследования: Создание резонансно-туннельных диодов и транзисторов с заранее заданной формой ВАХ расширяет функциональные возможности нелинейных преобразователей радиосигналов и улучшает их эксплуатационные характеристики. В частности, могут существенно измениться….

Гипотеза исследования: Изменение глубины добавочной квантовой ямы существенно повлияет на форму ВАХ слоистой наноструктуры.

Задачи исследования:

1) Разработать процедуры расчета электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ.

2) Исследовать зависимость электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ стандартной наноструктуры от параметров основной квантовой ямы.

3) Исследовать зависимость электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ заданной нестандартной наноструктуры от глубины добавочной квантовой ямы.

1. Введение

Здесь на 5-10 страницах подробно описывается то, что является основой, фундаментом проводимой работы. Этот фундамент берется как готовая база, в которую автор работы ничего не добавляет от себя. Все, что автор построил на этом фундаменте сам, должно находиться в следующей главе «результаты работы». А здесь, в главе «Введение», подробно раскрываются все краткие пункты постановочной части. Особенно подробно обосновываются предлагаемые задачи исследования – как они ведут (по замыслу автора) от исходного состояния проблемы к поставленной цели.

1. Слоистые резонасно туннельные наноструктуры.

Слоистая резонасно туннельная структура (РТС) состоит из … Квантовая яма – это…Такие наноструктуры имеют следующие характерные особенности …

Здесь подробно объясняется (со ссылками на литературу), что такое РТС, и чем они замечательны

1. ВАХ слоистых наноструктур.

ВАХ слоистых наноструктур по сравнению с ВАХ микроэлектронных приборов типа ДБШ имеют следующие особенности…Из исследований стандартной наноструктуры с одной квантовой ямой известно, что форма начального участка ВАХ зависит от параметров этой ямы следующим образом…. Добавочная яма может изменить форму ВАХ из-за…

Здесь подробно объясняется (со ссылками на литературу), чем интересны ВАХ таких структур.

1. Методика расчета ВАХ слоистых наноструктур

ВАХ слоистых наноструктур можно рассчитывать по формуле Цу-Есаки. Ее характерные особенности состоят в следующем…

Здесь подробно (со ссылками на литературу) описывается тот алгоритм расчета, который исследователь берет как заданный, не добавляя в него ничего от себя. Все добавления, включая разработку процедур расчета, описываются далее в основной части работы – в следующей главе «Результаты работы »

Так же подробно здесь описываются цель, актуальность, гипотеза и задачи исследования. В частности, объясняется, почему перед исследованием нестандартной наноструктуры исследуется стандартная.

1. Результаты работы

Эта глава – основная во всей работе. Здесь на 10-20 страницах подробно описывается то, что сделал лично автор работы, что он добавил от себя к тому фундаменту, который был описан в главе «Введение». Заголовки параграфов здесь примерно повторяют задачи исследования. Каждый такой параграф заканчивается подробными выводами. Эти выводы в краткой форме образуют следующую главу «Выводы» и станут положениями, выносимыми автором на защиту.

1. Разработка процедур расчета электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ

Разработанные процедуры расчета электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ приведены на рис. … Они имеют следующие характерные особенности …

Здесь подробно объясняется, какие трудности встретились при разработке процедур, как они преодолевались, каковы особенности применяемой среды программирования и т.п.

Выводы по этой задаче:

Разработаны процедуры расчета электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ слоистой наноструктуры. Программная среда такая-то…При таких –то условиях и параметрах наноструктуры время расчета 10 точек ВАХ составляет столько-то…и т.д..

1. Исследование зависимости электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ стандартной наноструктуры от параметров основной квантовой ямы

Заданные профили потенциальной энергии стандартной наноструктуры приведены на рис…

При изменении управляющего параметра уменьшается ширина ямы и увеличиваются толщины барьеров, так что полная толщина резонансно туннельной структуры (РТС) остается неизменной.

Высота барьеров равна 0,5 эВ. Ширина каждого барьера принимает значения 4, 5, 6 и 7 монослоев GaAs (толщина одного монослоя 0,565 нм).

Полученные семейства электронной прозрачности заданной стандартной наноструктуры приведены на рис. … При изменении управляющего параметра кривые прозрачности меняются следующим образом …Это объясняется тем, что…

Здесь подробно объясняется поведение кривых прозрачности при изменении управляющего параметра.

Основой этих объяснений являются зависимости высоты, и ширины резонансной лоренцевской кривой от вероятностей ухода влево и вправо из потенциальной ямы. Для этих вероятностей ухода следует взять простейшую экспоненциальную формулу затухания квадрата модуля волновой функции при туннелировании через прямоугольный барьер.

Полученные семейства электронной плотности, соответствующие нижнему резонансному уровню заданной стандартной наноструктуры приведены на рис. … При изменении управляющего параметра кривые электронной плотности меняются следующим образом …Это объясняется тем, что…

Здесь подробно объясняется поведение кривых электронной плотности при изменении управляющего параметра.

Основой этих объяснений является условие нормировки волновой функции и соотношение неопределенности, связывающее ширину распределения dХ с импульсом dY и тем самым с положением резонансного уровня в яме. Для зависимости положения уровня в яме от ее параметров следует взять простейшие формулы, полученные в курсе «Физические основы наноэлектроники», где показывалось, что одномерная потенциальная яма любой глубины содержит хотя бы один резонансный уровень.

Полученные семейства ВАХ заданной стандартной наноструктуры приведены на рис. … При изменении управляющего параметра форма ВАХ, пиковое напряжение и пиковый ток меняются следующим образом …Это объясняется тем, что…

З
десь подробно объясняется поведение кривых ВАХ при изменении управляющего параметра.

Основой этих объяснений является наглядный смысл формулы Цу-Есаки (площади пересечения кривых Т и F) и полученные зависимости функций F и Т от напряжения.

При увеличении числа расчетных точек ВАХ плавность кривых должна увеличиваться. Начинать следует примерно с 10 точек ВАХ, чтобы расчет занимал не слишком большое время (менее получаса на 3-м пне). После того, как убедились в правильности расчета, можно для окончательных результатов получать ВАХ и из сотни точек (за несколько часов).

Выводы по этой задаче:

1. Исследованы зависимости электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ стандартной наноструктуры от параметров основной квантовой ямы. При таком –то изменении параметров ямы параметры прозрачности, плотности и ВАХ меняются так-то. Это объясняется тем-то и тем-то.

2. Проведенный анализ показывает, что разработанные процедуры расчета верны, и с их помощью можно исследовать заданную нестандартную структуру.

1. Исследование зависимости электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ нестандартной наноструктуры от глубины добавочной квантовой ямы

После доказательства правильности разработанных процедур расчета на примере стандартной наноструктуры переходим к исследованию нестандартной наноструктуры.

В этом параграфе приводятся графики прозрачности, электронной плотности и ВАХ, полученные для заданной нестандартной наноструктуры. Анализ графиков проводится совершенно аналогично проведенному выше для стандартной наноструктуры. Выводы здесь более подробны, чем для стандартной структуры:

Выводы по этой задаче:

1. Исследована зависимость электронной прозрачности заданной нестандартной наноструктуры от глубины добавочной квантовой ямы. При увеличении глубины в диапазоне от … до…положение, ширина и высота пиков прозрачности меняются так-то. Это объясняется тем-то и тем-то.

2. Исследована зависимость электронной плотности заданной нестандартной наноструктуры от глубины добавочной квантовой ямы. При увеличении глубины в диапазоне от … до… параметры распределение меняются так-то. Это объясняется тем-то и тем-то.

3. Исследована зависимость параметров ВАХ заданной нестандартной наноструктуры от глубины добавочной квантовой ямы. При увеличении глубины в диапазоне от … до… форма ВАХ, пиковое напряжение и пиковый ток меняются так-то. Это объясняется тем-то и тем-то.

1. Выводы

В этой главе кратко (2-3 фразы, обязательно с числами) приводятся выводы из всех параграфов главы «Результаты». Формулировки основных выводов почти повторяют формулировки задач исследования.

Здесь же приводится самый характерный график, поясняющий эти выводы и выражающий самую суть полученных результатов. Для данной работы это должно быть семейство ВАХ исследованной нестандартной наноструктуры

1. Разработаны процедуры расчета электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ слоистой наноструктуры. Программная среда такая-то…При таких –то условиях и параметрах наноструктуры время расчета 10 точек ВАХ составляет столько-то…и т.д..

2. Исследованы зависимости электронной прозрачности, электронной плотности и ВАХ стандартной наноструктуры от параметров основной квантовой ямы. При таком –то изменении параметров ямы параметры прозрачности, плотности и ВАХ меняются так-то. Это объясняется тем-то и тем-то.

3. Исследована зависимость электронной прозрачности заданной нестандартной наноструктуры от глубины добавочной квантовой ямы. При увеличении глубины в диапазоне от … до…положение, ширина и высота пиков прозрачности меняются так-то. Это объясняется тем-то и тем-то.

4. Исследована зависимость электронной плотности заданной нестандартной наноструктуры от глубины добавочной квантовой ямы. При увеличении глубины в диапазоне от … до… параметры распределение меняются так-то. Это объясняется тем-то и тем-то.

5. Исследована зависимость параметров ВАХ заданной нестандартной наноструктуры от глубины добавочной квантовой ямы. При увеличении глубины в диапазоне от … до… форма ВАХ, пиковое напряжение и пиковый ток меняются так-то. Это объясняется тем-то и тем-то.

1. Заключение (необязательное)

Это необязательная глава, что-то вроде лирического отступления автора проведенной работы (на 1-2 стр.). Здесь сообщается о встретившихся проблемах, о способах преодоления замеченных трудностей, о планах на будущее, об интересных неожиданных наблюдениях, о перспективах дальнейшей работы и т.п.