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绪论2_介观现象12.pdf

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《纳米电子学》陕西省精品课程 第一章 绪论 第二节纳米结构中的介观现象 技术物理学院 杜磊 XIDIAN506LAB 纳米电子学教材与参考书 北京大学 西安电子科技大学 上海交通大学 Nanoelectronics XIDIAN506LAB 第一章 绪论 1.1 引言 纳米电子学是微电子学发展的必然结果 1.2 纳米结构中的介观现象 纳米结构中物质运动的新现象和新效应 1.3 空间与时间特征尺度 与纳米电子学相关的特征尺度 XIDIAN506LAB 上节课内容回顾 • 纳米电子学是电子学发展的必然结果 • 纳米电子学分为经典和量子纳米电子学 • 经典纳米电子学是微(米)电子学的延续—— 纳 米CMOS技术 – 微处理器(CPU )芯片特征尺寸已经达到32纳米 – 三星电子西高新投资项目是10纳米存储器芯片 • 量子纳米电子学分两步实现: – 用量子(介观效应)器件代替现在的经典器件,信息 处理方式仍是经典的 – 量子信息处理模式—— 量子通信、量子计算机 无论是经典还是量子纳米电子学其物理基础均是介观 物理和量子力学 XIDIAN506LAB 1.2 纳米结构介观现象 • 1.2.1 “介观” 的概念 • 1.2.2 粒子性表现的介观现象 – 弹道输运 – 载流子热化现象 – 单电子现象与库仑阻塞 – 散粒噪声 • 1.2.3波动性表现的介观现象 – 相位干涉导致的现象:普适电导涨落 弱局域化 – 电子隧穿现象:隧穿漏电流 共振隧穿 • 1.2.4电子自旋的介观表现 – 巨磁阻 隧穿磁阻 自旋极化输运 自旋电流扭矩 XIDIAN506LAB “介观”的概念 • 直观理解—介于宏观与微观之间的体系 • 严格定义:介观导体—— 尺度相当于或者小于 L φ的体系被称为介观体系 (北大《介观物理》) • 介观半导体的尺度~几十微米到几纳米之间 • 纳米结构(1‾100纳米)在介观尺度范围内 Mesoscopic 纳米结构会出现 典型的介观现象 XIDIAN506LAB 宏观导体中的扩散输运 • 宏观材料导电性可以引入局域电导率σ来描 述,如,矩形两维导体的电导(G)可以写 成: G W L σ / 一般认为电导率由材料的性质所决定,与样 品几何尺寸无关。
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