Диссертация (1097781), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Ïðåäûäóùèåèññëåäîâàíèÿ, âûïîëíåíûå ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäà ÑÒÌ/ÑÒÑ, ïðîäåìîíñòðèðîâàëè äîëãîæèâóùèå çàðÿäîâûå ëîâóøêè â îäèíî÷íûõ êâàíòîâûõòî÷êàõ [251]. Àâòîðû âïåðâûå âûïîëíèëè ýêñïåðèìåíòàëüíûå èçìåðåíèÿýíåðãèè çàðÿäîâîãî ñîñòîÿíèÿ, íàõîäÿùåãîñÿ â ëîâóøêå, è îïðåäåëèëè âðåìÿ íàõîæäåíèÿ ñîñòîÿíèÿ â ëîâóøêå, êîòîðîå ñîñòàâèëî 250 ìñ. ðàáîòå [252] èññëåäîâàíî ïëåíåíèå ýëåêòðîíà â ñèñòåìå èç äâóõ ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê.
Áûëà èçìåðåíà òåìïåðàòóðà çàõâà÷åííîãî ýëåêòðîíà è îïðåäåëåíà ýíåðãèÿ ñâÿçè. Èññëåäîâàíèå êâàíòîâîé òî÷êè êâàäðàòíîé ôîðìû, ñîäåðæàùåé íåñêîëüêî ýëåêòðîíîâ, ïðè íàëè÷èè ïðèìåñíîãî ïîòåíöèàëà ïðèòÿæåíèÿ áûëî ïðîâåäåíî àâòîðàìè [253]. Ïîêàçàíî, ÷òîíàëè÷èå ïðèìåñè ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó èçìåíåíèþ çàðÿäîâîé ïëîòíîñòè è ýíåðãèè âîçáóæäåííûõ ñîñòîÿíèé äâóõ-ýëåêòðîííîé êâàíòîâîé òî÷êè. Ýôôåêò îò êóëîíîâñêèõ êîððåëÿöèé ïðîÿâèëñÿ â óâåëè÷åíèè ýíåðãèèëîêàëèçîâàííîãî â òî÷êå çàðÿäà.Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ýëåêòðîííûé òðàíñïîðò â êâàíòîâûõ òî÷êàõ îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî êóëîíîâñêèìè êîððåëÿöèÿìè ëîêàëèçîâàííûõýëåêòðîíîâ, íî è ýëåêòðîí-ôîíîííûì âçàèìîäåéñòâèåì [254256].
Âðåìÿ72æèçíè âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèÿ â êâàíòîâûõ òî÷êàõ GaAs ñîñòàâëÿåòíåñêîëüêî íàíîñåêóíä, ýòà âåëè÷èíà âî ìíîãîì îïðåäåëÿåòñÿ ðàññåÿíèåìíà àêóñòè÷åñêèõ ôîíîíàõ. Ðàññåÿíèå íà ôîíîíàõ ÿâëÿåòñÿ äîìèíèðóþùèììåõàíèçìîì â îäèíî÷íûõ è âåðòèêàëüíûõ êâàíòîâûõ òî÷êàõ [257]. Äëÿ ïîíèìàíèÿ íåñòàöèîíàðíûõ ýôôåêòîâ â êâàíòîâûõ òî÷êàõ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü âëèÿíèå ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íà âðåìåííóþ ýâîëþöèþ ëîêàëèçîâàííîãî çàðÿäà, ïîñêîëüêó ýëåêòðîí-ôîíîíîå âçàèìîäåéñòâèåïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ äîïîëíèòåëüíûõ íåóïðóãèõ êàíàëîâ òóííåëèðîâàíèÿ è, òåì ñàìûì, âûçûâàåò ïîÿâëåíèå íîâûõ îñîáåííîñòåé â ýëåêòðîííîìòðàíñïîðòå [258262]. ðàáîòå [254] ïîêàçàíî, ÷òî ó÷åò ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïðèâîäèò ê ñäâèãó íåâîçìóùåííûõ óðîâíåé ýíåðãèè â êâàíòîâûõòî÷êàõ. Àâòîðû ïðåäëàãàþò ïðîñòóþ ìîäåëü äëÿ îïèñàíèÿ ýëåêòðîíôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïîçâîëèâøóþ ïðîâåñòè îöåíêó âåëè÷èíû âçàèìîäåéñòâèÿ.
Èññëåäîâàíèå ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â íåðàâíîâåñíîé ñèñòåìå, ñîñòîÿùåé èç ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê, âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ áåðåãàìè òóííåëüíîãî êîíòàêòà è ôîíîííûì îêðóæåíèåì (òåðìîñòàòîì), ìåòîäîì ðåíîðì ãðóïïû ïðîâåäåíî â ðàáîòå [255]. Ïîëó÷åíî âûðàæåíèå äëÿñòàöèîíàðíîãî òóííåëüíîãî òîêà â ñëó÷àå äîñòàòî÷íî ñèëüíîé âåëè÷èíûòóííåëüíîé ñâÿçè ìåæäó êâàíòîâûìè òî÷êàìè, áåðåãàìè òóííåëüíîãî êîíòàêòà è ôîíîííûìè ìîäàìè. Òóííåëèðîâàíèå ÷åðåç ñâÿçàííûå êâàíòîâûåòî÷êè ïðîèñõîäèò â ðåæèìå êóëîíîâñêîé áëîêàäû.
Ïîêàçàíî, ÷òî âêëàä âòîê äàþò äâà êàíàëà òóííåëèðîâàíèÿ - óïðóãèé è íåóïðóãèé.Îñíîâíàÿ ÷àñòü òåîðåòè÷åñêèõ ðàáîò ïî èññëåäîâàíèþ ïðîáëåìûýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â ñèñòåìàõ ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê ïðè íàëè÷èè ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïîñâÿùåíà àíàëèçó òóííåëüíîãîòîêà è òîêîâûõ êîððåëÿöèé (íèçêî÷àñòîòíûé øóì) [24, 256].  ðàáîòå [256]ìåòîäîì äèàãðàììíîé òåõíèêè äëÿ íåðàâíîâåñíûõ ïðîöåññîâ ïîêàçàíî, ÷òîâ ïðèñóòñòâèè ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â äèôôåðåíöèàëüíîéïðîâîäèìîñòè îäíîóðîâíåâîé êâàíòîâîé òî÷êè êðîìå ðåçîíàíñíîãî ïèêà,ñîîòâåòñòâóþùåãî óðîâíþ ýíåðãèè â êâàíòîâîé òî÷êå, ïîÿâëÿþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå ïèêè ñ õàðàêòåðíûì ðàññòîÿíèåì ìåæäó íèìè, ñîîòâåòñòâóþùèì âåëè÷èíå ôîíîííîé ÷àñòîòû.Àâòîðû [24] òåîðåòè÷åñêè èññëåäîâàëè âëèÿíèå íåóïðóãîãî ðàññåÿíèÿ ýëåêòðîíîâ íà îñîáåííîñòè, âîçíèêàþùèå â òóííåëüíîì òîêå è â òîêîâûõ êîððåëÿöèÿõ, ïðè òóííåëèðîâàíèè ÷åðåç ìåçîñêîïè÷åñêóþ êâàíòîâóþ73òî÷êó, ñâÿçàííóþ ñ áåðåãàìè òóííåëüíîãî êîíòàêòà.
 ïðîöåññå àíàëèçàçàäà÷à î ìíîãî÷àñòè÷íîì ýëåêòðîí-ôîíîííîì âçàèìîäåéñòâèè áûëà ñâåäåíà ê çàäà÷å î ìíîãîêàíàëüíîì îäíîýëåêòðîííîì ðàññåÿíèè. Àíàëîãè÷íîïîëó÷åííûì â ðàáîòå [256] ðåçóëüòàòàì ïîêàçàíî, ÷òî ýëåêòðîí-ôîíîííîåâçàèìîäåéñòâèå ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ äîïîëíèòåëüíûõ ïèêîâ â äèôôåðåíöèàëüíîé ïðîâîäèìîñòè ñèñòåìû è â ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè øóìà. îáåèõ ðàáîòàõ [24, 256] ïîêàçàíî, ÷òî ïðè òóííåëèðîâàíèè â ðåçîíàíñíîìðåæèìå â îòñóòñòâèè ôîíîíîâ â çàâèñèìîñòè íèçêî÷àñòîòíîãî øóìà îò íàïðÿæåíèÿ ñóùåñòâóåò äâà ïèêà, à ïðè òóííåëèðîâàíèè ñ ó÷àñòèåì ôîíîíîâïîÿâëÿåòñÿ òîëüêî îäèí ïèê. íåñêîëüêèõ ðàáîòàõ áûëè ñäåëàíû ïîïûòêè ïðîàíàëèçèðîâàòü ðåëàêñàöèþ çàðÿäà â ïðèñóòñòâèè ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ñèñòåìå [263266].
Ïîêàçàíî [263], ÷òî ïëàíàðíîå îãðàíè÷åíèå âëèÿåò íà ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè îäíîýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé â ïàðàáîëè÷åñêîé êâàíòîâîéòî÷êå. Àâòîð ðàññìîòðåë äåôîðìèðóþùèé ïîòåíöèàë, âîçíèêàþùèé ïðèâçàèìîäåéñòâèè ìåæäó ýëåêòðîíàìè è àêóñòè÷åñêèìè ôîíîíàìè.  ðàáîòå [263] íå ó÷èòûâàþòñÿ ïüåçîýëåêòðè÷åñêèå ýôôåêòû èç-çà èõ ñëàáîé ðîëèâ äâóìåðíûõ ñòðóêòóðàõ. ðàáîòå [265] ÷èñëåííî è àíàëèòè÷åñêè èññëåäîâàíà ðåëàêñàöèÿ çàðÿäà â ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷êàõ ïðè íàëè÷èè âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðîíîâ êàê ñ îïòè÷åñêèìè, òàê è ñ àêóñòè÷åñêèìè ôîíîíàìè.
Îñíîâíûìèïàðàìåòðàìè, âëèÿþùèìè íà äèíàìèêó çàðÿäà â ñèñòåìå, ÿâëÿþòñÿ ðàññòîÿíèå ìåæäó óðîâíÿìè ýíåðãèè â êâàíòîâûõ òî÷êàõ è ïðîñòðàíñòâåííàÿêîíôèãóðàöèÿ ñèñòåìû. Îñíîâíîå âíèìàíèå â [265] óäåëåíî èññëåäîâàíèþðåëàêñàöèè çàðÿäà ñ èñïóñêàíèåì îäèíî÷íîãî àêóñòè÷åñêîãî ôîíîíà.Àâòîðû ðàáîòû [266] ïîëó÷èëè ðåçóëüòàòû, êîòîðûå ïðîòèâîðå÷àòïðåäïîëîæåíèÿì, ñäåëàííûì â [263]. Ïîêàçàíî, ÷òî äëÿ ïðàâèëüíîãî àíàëèçà ðåëàêñàöèè çàðÿäîâîãî ñîñòîÿíèÿ â êâàíòîâûõ òî÷êàõ ïðè íàëè÷èèýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïüåçîýëåêòðè÷åñêèå ýôôåêòû, êîòîðûå ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ÿâëÿþòñÿ äîìèíèðóþùèìè â ñèñòåìàõ ñâåðõìàëûõ ðàçìåðîâ.
Àâòîðû ïîêàçàëè âîçìîæíîñòüñîçäàíèÿ êâàíòîâûõ ïðèáîðîâ ñâåðõìàëûõ ðàçìåðîâ ñ õàðàêòåðíûìè âðåìåíàìè æèçíè â íåñêîëüêî ìèêðîñåêóíä íå òîëüêî íà îñíîâå ñâÿçàííûõêâàíòîâûõ òî÷åê [267], íî è íà îñíîâå îäèíî÷íûõ òî÷åê.Òàêèì îáðàçîì, ïðè èññëåäîâàíèè ðåëàêñàöèè çàðÿäà â ñâÿçàííûõêâàíòîâûõ òî÷êàõ áûëè îáíàðóæåíû òîëüêî äâà õàðàêòåðíûõ ìàñøòàáà,74îïðåäåëÿþùèõ âðåìåííóþ ýâîëþöèþ çàðÿäà. Òðè âðåìåííûõ ìàñøòàáà áûëè íàéäåíû òîëüêî ïðè îïèñàíèè ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â îäíîé êâàíòîâîé òî÷êå ñ êóëîíîâñêèì âçàèìîäåéñòâèåì. Àíàëèç íåëèíåéíûõ ñâîéñòââîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê âûÿâèë òîëüêî ýôôåêò áèñòàáèëüíîñòè, à ðàáîò, â êîòîðûõ áûëî áû èññëåäîâàíî âîçíèêíîâåíèå áèôóðêàöèé ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íå ñóùåñòâóåò. Ýôôåêò ïëåíåíèÿ çàðÿäà áûë îáíàðóæåí è èññëåäîâàí òîëüêîâ íàèáîëåå ïðîñòûõ ñèñòåìàõ, ñîñòîÿùèõ èç îäíîé èëè äâóõ êâàíòîâûõòî÷åê. Ìàëî èññëåäîâàíî âëèÿíèå ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íàâðåìåííóþ ýâîëþöèþ çàðÿäà â êâàíòîâûõ òî÷êàõ.
Îñíîâíàÿ ÷àñòü âûïîëíåííûõ èññëåäîâàíèé îòíîñèòñÿ ê âîïðîñó îá îñîáåííîñòÿõ, âîçíèêàþùèõ âäèôôåðåíöèàëüíîé ïðîâîäèìîñòè ñèñòåìû êâàíòîâûõ òî÷åê, ïðè íàëè÷èèýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.Ðàáîòû, ïîñâÿùåííûå àíàëèçó îñîáåííîñòåé íåñòàöèîíàðíîãî ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà â ñèñòåìàõ ñâÿçàííûõ êâàíòîâûõ òî÷åê, íå ó÷èòûâàþò êîððåëÿöèè ëîêàëèçîâàííûõ ýëåêòðîíîâ ñ ýëåêòðîíàìè ïðîâîäèìîñòèâ áåðåãàõ òóííåëüíîãî êîíòàêòà. 1.7. ÂûâîäûÐåçþìèðóÿ ðåçóëüòàòû ïðåäñòàâëåííûõ â ëèòåðàòóðå èññëåäîâàíèéíåðàâíîâåñíûõ ýôôåêòîâ è îñîáåííîñòåé íåñòàöèîíàðíîãî ýëåêòðîííîãîòðàíñïîðòà â íàíîñòðóêòóðàõ ìîæíî îòìåòèòü ñëåäóþùåå.1.
Îñíîâíàÿ ÷àñòü òåîðåòè÷åñêèõ ðàáîò ïî èññëåäîâàíèþ íèçêî÷àñòîòíîãî øóìà ñî ñïåêòðîì 1/f α , âîçíèêàþùåãî â òóííåëüíîì êîíòàêòå,âûïîëíåíà äëÿ ìîäåëüíûõ ìåçîñêîïè÷åñêèõ ñèñòåì ñî ñïåöèàëüíûìîáðàçîì ïîäîáðàííîé ãåîìåòðèåé. Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü òóííåëüíîãî òîêà îáû÷íî èññëåäóåòñÿ íà íóëåâîé ÷àñòîòå è â óçêîì äèàïàçîíåíàïðÿæåíèé íà òóííåëüíîì êîíòàêòå.
Òîëüêî â îòäåëüíûõ ðàáîòàõïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè òóííåëüíîãî òîêàâ øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò ïðè îòëè÷íûõ îò íóëÿ çíà÷åíèÿõ íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ íà òóííåëüíîì êîíòàêòå.Îòñóòñòâóþò èññëåäîâàíèÿ, íàïðàâëåííûå íà èçó÷åíèå ðîëè çàðÿäîâûõ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé â ôîðìèðîâàíèè íèçêî÷àñòîòíîéñîñòàâëÿþùåé ñïåêòðîâ òóííåëüíîãî òîêà ïðè íàëè÷èè êóëîíîâñêèõ75êîððåëÿöèé.2. Íåäîñòàòî÷íî èçó÷åíû ýôôåêòû, ñâÿçàííûå ñ âëèÿíèåì ïðèìåñíûõàòîìîâ è äåôåêòîâ ïîâåðõíîñòè íà ëîêàëüíóþ ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé.Ïðè ðàñ÷åòàõ ëîêàëüíîé ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé îáû÷íî ïðåíåáðåãàþòèçìåíåíèåì ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà, âûçâàííûìâçàèìîäåéñòâèåì ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà ñïðèìåñíûìè àòîìàìè.3. Ïðè èññëåäîâàíèè Ôàíî ðåçîíàíñîâ â ëîêàëüíîé òóííåëüíîé ïðîâîäèìîñòè îáû÷íî ðàññìàòðèâàþò ñèñòåìû ñ áåñêîíå÷íîé âåëè÷èíîé êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ëèáî èññëåäóþò ñèñòåìû ñ êîíå÷íîé âåëè÷èíîé êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ñëó÷àå, êîãäà îñòðèå çîíäàÑÒÌ ðàñïîëîæåíî íàä ïðèìåñíûì àòîìîì.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
