Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Контроль донорных одноэлектронных состояний в кремнии

11.05.2011 Hi-tech

Легирование играется в полупроводниковой электронике очень ключевую роль. Добавление в полупроводник кроме того мизерного количества примесей (одной на миллиард атомов матрицы) может привести к весьма значительным трансформациям электрических и оптических особенностей материала.

Неизовалентные примеси являются источником свободных носителей заряда и тем самым на большое количество порядков увеличивают проводимость полупроводников при низких температурах. По мере уменьшения размеров полупроводниковых устройств до нанометровых расширения и масштабов их функциональных возможностей все более ответственным причиной делается не просто концентрация примесей (и связанная с ней концентрация подвижных электронов), а конкретный вид волновой функции электрона в окрестности донора. Разработка способов контроля состояний отдельных донорных электронов в возможности разрешит не только существенно повысить быстродействие наноэлектронных устройств, но и сделает вероятным создание твердотельных квантовых компьютеров.Контроль донорных одноэлектронных состояний в кремнии

В работе [1] для управления состоянием электрона единичного донора в Si предложено применять структуру, подобную полевому транзистору (см. рис.). Изменяя напряжение на затворе, возможно регулировать действенную ширину и глубину квантовой ямы на границе раздела Si/диэлектрик.

Управление состоянием единичного электрона в кремнии. (a) В отсутствие напряжения на затворе электрон локализован на донорном атоме;
(b) При большом напряжении электрон может перейти с донорного атома в квантовую яму, формирующуюся на границе оксидного барьера и раздела кремния (потенциал донора на этом рисунке не продемонстрирован); ( c ) При промежуточной величине потенциала имеет место гибридизация электронных состояний, локализованных в яме и на доноре, в следствии чего электронная плотность “размывается” между донорным атомом и ямой (наряду с этим в поперечном направлении электрон остается локализован кроме того в области ямы)

Не обращая внимания на то, что яма и донор являются физические объекты разной мерности (двумерный и нульмерный, соответственно), создаваемый ими для электрона потенциал есть так называемым “двухъямным”, другими словами имеет два пространственно разнесенных минимума энергии. В случае если расстояние L от донора до границы раздела сравнимо с его действенным боровским радиусом aB (в кремнии – пара нанометров), то методом подбора соответствующего потенциала на затворе электрон возможно “размазать” между донором и ямой (при LaB электрон оказывается локализованным в одном из минимумов потенциала, другими словами или в яме, или на доноре).

Справедливости для направляться подчернуть, что в отсутствие надежных способов позиционирования доноров с атомарной точностью авторы [1] прибор за прибором в надежде “наткнуться” на приемлемое соотношение между L и a*B. Из сотни изученных устройств таковых (с L = 3 ? 5 нм) выяснилось всего шесть. Для них на вольт-амперных чертях наблюдались характерные максимумы тока, обусловленные прохождением электрона через связанные состояния доноров.

Полученные в [1] результаты возможно, например, попытаться применять для практической реализации идеи Кейна [2] о создании квантового компьютера на базе доноров в кремнии.

Л. Опенов

  • 1. G.P.Lansbergen et al., Nature Phys. 4, 656 (2008)
  • 2. B.E.Kane, Nature 393, 133 (1998)

Случайные записи:

Запуск донорного в -6


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,