纳电子器件的少电子输运性质及应用

　　张志远（91404部队，河北秦皇岛066000）少电子所蕴藏的巨大作用。另外，也要加强纳电子器件少电子的应用，促进我国纳电子器件的发展。

　　随着器件尺寸的减小以及集成度的不断提高，在未来发展过程中，纳电子信息会成为发展的主流趋势。纳电子器件也会成为长期研宄和发展的重点。在纳电子器件中的少电子系统具备着超低功耗以及较快的工作速度。因而，我们必须要对纳电子器件中的少电子输运性质进行全面的分析，从而促进纳电子器件中少电子的有效应用。

　　1纳电子器件电荷输运基础理论由于量子尺寸效应的原因，纳电子器件中存在着电导量子化、库仑阻塞效应、普适电导涨落和量子相干效益四个基本现象。单电荷输运现象中，需要保证量子点的电容非常小，同时环境温度也要处于很低的状态当中；另外，在量子点和两电极之间的势垒电阻要远远高于量子电阻。

　　在量子点限制系统中，由于外加偏压下，使其本身的自由电子数量不断减少，甚至耗尽，此时就会构成一个少电子系统。

　　少电子系统只有少量的电子数量去参与输运活动，在对少电子输运性质进行分析时，要对电子本身所存在的自旋效应以及电子之间相互作用进行全面地考虑。在少电子系统中，能级分立的情况也会对少电子系统的输运性质产生很大的影响。

　　比如在外加磁场中，当能级发生分裂现象时，电子的能级占据情况就会随着磁场的变化而发生相应的变化，在不同磁场情况下，电子输运的情况也是不相同的。

　　2纳电子器件中少电子输运性质外加磁场下的能级变化。少电子输运性质主要是假设量子点上的电容为恒定电容，同时也要在离散单电子能谱的时候将所忽略电荷间的相互作用进行有效地分析。当磁场不断增加时，能级也会不断的发生相应的分裂现象，同时，电子占据态也会随之发生变化。当特征长度减小时，占据在同一个能级的2个电子就会靠得越近，这时电子间的库仑就会相互作用不断增加，从而纳米限制效益就得到了显著的增强。在一定磁场情况下，其中一个电子跃撄到距离其本身较远的能量态上，主要就是在不同角动量之间，电子会发生跃撄的现象。

　　近藤效应。近藤效应主要是由于纳电子器件中不仅存在有量子点上的局域态电子，同时还存在着源漏两级的非局域态电子。近藤效应的主要体现是虚交换的一个过程。当库仑出现堵塞的情况时，原本电子是不可能进行输运的，但是当量子点上的电子数量是奇数时，那么量子点上必然会存在一个自旋同时也没有进行配对的单自旋态电子。当未配对的电子跃撄到漏极上空态时，源极上方自旋方向相反的电子就会进到量子点上，在电子输运的整个过程中就是量子点上的电子和参与输运的电子都发生了自旋反转的现象。

　　3纳电子器件中少电子的应用随着科学技术的快速发展以及理论分析的不断深入，对纳电子器件的研宄工作得到了很多科研人员的关注，同时，纳电子器件的研宄工作也取得了很大程度的进步。在1998年，所研宄的射频单电子晶体管与普通的单电子晶体管相比，灵敏度高于普通的单电子晶体管差不多2个数量级。而射频单电子晶体管主要是将单电子晶体管和量子超导干涉器进行有效地集合而形成的。在量子信息领域中，研宄出来的双量子比特能态主要是在硅双量子点系统中测量出来的。为了有效地对双电子自旋态进行有效的控制，可以在高频的情况下使用双量子点系统。

　　将纳电子器件有效地应用到微电子领域时，从而在进入纳电子领域过程当中，会遇到各种问题，这就需要科研人员要熟练掌握高科技水平与理论知识。通常会涉及到物理机制、技术和经济等方面知识的内容。因此，为了使纳电子器件能够在电子领域得到广泛而有效的应用，必须要解决几点问题。

　　在纳电子器件制作工艺上，能够与硅平面工艺相互兼容；能够有效地控制量子点的大小、数量，同时也要对量子点之间的耦合程度进行有效的控制；（3）确保纳电子器件可以在稳定的室温环境中进行工作。在对量子进行计算时，如何对电子输运进行科学有效的控制，从而能够全面地实现量子态传输、处理和存储等工作。并且*主要的问题就是如何才能有效避免在外界环境的干扰下，还能有效保持量子态主机间相干性。为了将这些问题从根本上进行解决，技术人员必须要全面掌握提高微细工艺技术的能力，同时也要全面熟练掌握少电子输运物力机制。

　　4结语在对纳电子器件中的少电子输运性质进行分析时，主要是对外加磁场下的能级变化和近藤效应进行全面有效的分析，从而提高少电子输运状态的安全稳定性。另外，纳电子器件中少电子在微电子领域中的应用时，必须要对纳电子器件在应用的过程中所出现的问题进行全面的解决，从而提高纳电子器件的应用水平。