超灵敏微位移传感器.ppt

超灵敏微位移传感器 基于单电子晶体管的 主要内容 研究热点 单电子晶体管的优良性质 以单电子晶体管为基础设计的高灵敏度微位移传感器 结果与讨论 引文 微位移传感器——科学家的新宠儿 研究意义：机械微观化，对纳米尺度振动位移的测量灵敏度提出要求 优良性质：30 mK真空，116-MHZ微振子，灵敏度： 热点：Nature , Appling physics letter等近年多有报道，引文中仅2003年相关文章就有3篇。 单电子晶体管（SET）原理简介 库仑阻塞与电子隧穿：微小隧道结中，一个电子隧穿引起的电位变化对下一个电子隧穿产生阻止作用。 栅电压向量子点引入控制电荷， 形成三极管式电路。栅电压 可以完全控制器件的电导。具有晶体管的作用。 微位移传感器——SET的应用 原理：将单电子管与谐振梁电容耦合（如下图所示），振梁振动引起电容C变化 单电子晶体管位移传感器的应用前景 单电子器件有低功耗，小体积，高集成度，量子效应的特点，转化光、声、电为位移信号，制成各种传感器 分子生物学，医学诊断与治疗，宇宙微射线探测，袖珍设备，前景广阔 单电子泵，实现对单个电子的控制，对实现微观世界的可控有重要意义 引文 19篇英文（Nature,Science,Physcis Review letter,Appling physcis letter,etc)，1篇中文 2003年3篇，Nature两篇 近三年的11篇 Thank you! * * 报告人： 安雪华 02级20系 库仑岛上控制电荷与栅极的关系： 库仑岛中电子数增加1引起的电势变化： 库仑岛与弱电极极弱耦合在一起，控制栅极电压可以改变库仑岛的电化学势，当库仑阻塞状态与电子隧穿状态之间相互转化时，就会有小到只有几个电子的电流通过栅极电压的改变被探测到。 可见单电子管有着对弱电势改变非常好的探测灵敏度。通过控制栅极电压可以实现对少数电子运动的控制。 三极管式分子电子晶体管电路示意图 SET是最灵敏的静电计，已被证实的灵敏度在 以上。向放置在谐振器上的金属电极上施加偏压，此纳米谐振子的运动信息就会通过SET栅极与施了偏压的金属电极探测出来 ：电容变化量将会引起SET岛上电荷的变化 从而改变SET源极与栅极电位。 ， 灵敏度提高 SET栅压与电极偏压反映 放大信号 振子通以交变电流通过外加磁场驱动，振幅与频率有关 放大SET响应信号 通过电压与频率的关系计算灵敏度 实验结果 2003年 德国物理学家Robert等人在Nature上的文章，他们从SET的响应数据算得：实验最高灵敏度值为 （振梁共振频率 ，温度30mK） 问题：噪声 潜力：真空骤热提高振梁品质因子，得到更 　　　　强的信号 　　　　更好光刻技术缩短振子与ＳＥＴ距离 　　　　提高响应速度 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 *