Показать меню

Кулоновская блокада

17.05.2021
18

Кулоновская блокада — блокирование прохождения электронов через квантовую точку, включённую между двумя туннельными контактами, обусловленное отталкиванием электронов в контактах от электрона на точке, а также дополнительным кулоновским потенциальным барьером, который создаёт электрон, находящийся на точке. Аналогично тому, как поле ядерных сил при альфа распаде препятствует вылету альфа-частицы, кулоновский барьер препятствует вылету электрона из точки, а также попаданию новых электронов на неё. Экспериментально кулоновская блокада проявляется как пикообразная зависимость проводимости точки от потенциала точки, то есть от напряжения на дополнительном электроде (затворе).

Это явление наблюдается тогда, когда кулоновская энергия e²/2C (обусловленная даже одним электроном с зарядом e; C — ёмкость точки) квантовой точки заметно больше, чем температура и расстояние между уровнями квантовой точки.

Понять это явление можно следующим образом. Пусть с помощью дополнительного электрода потенциал точки установлен в V, и на точке находятся N дополнительных электронов. Пусть C — ёмкость точки. Тогда, чтобы перенести на точку дополнительный электрон, нужно совершить работу

( N + 1 ) 2 e 2 2 C − N 2 e 2 2 C − e V + δ ϵ = e [ ( N + 1 2 ) e / C − V ] + δ ϵ , {displaystyle {frac {(N+1)^{2}e^{2}}{2C}}-{frac {N^{2}e^{2}}{2C}}-eV+delta epsilon =eleft[left(N+{frac {1}{2}} ight)e/C-V ight]+delta epsilon ,}

где δ ϵ {displaystyle delta epsilon } — дополнительная энергия, обусловленная разностью уровня Ферми электронов на точке и в контактах. При определённом подборе напряжения на затворе и относительных положений уровней Ферми контактов и точки выполняют соотношение ( N + 1 2 ) e / C − V = 0 {displaystyle left(N+{frac {1}{2}} ight)e/C-V=0} , δ ϵ = 0 {displaystyle delta epsilon =0} , то есть потенциальный барьер для перехода электрона из контакта в точку исчезает. Это и наблюдается как пик в проводимости точки. Из-за конечной температуры точки уровень Ферми в контактах слегка размыт, это делает ширину пиков кулоновской блокады конечной. То есть обычно ширина пика в единицах eV порядка температуры точки в единицах k B T {displaystyle k_{B}T} .

Еще по этой теме:
Донор (физика)
14:14, 18 декабрь
Донор (физика)
Донор в физике твёрдого тела (см. также полупроводники) — примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу электрон. Вводится при ковалентном типе связи. Бывают однозарядные и
Серия Пашена
11:06, 18 декабрь
Серия Пашена
Серия Пашена (Серия Ритца — Пашена) — спектральная серия в спектре атома водорода, названная в честь австрийского физика Фридриха Пашена, открывшего в 1908 году эту серию, ранее предсказанную
Существенно особая точка
14:44, 12 декабрь
Существенно особая точка
Изолированная особая точка z 0 {displaystyle z_{0}} функции f (
Катодные лучи
01:32, 12 декабрь
Катодные лучи
Катодные лучи, также называемые «электронными пучками» — поток электронов, излучаемый катодом вакуумной трубки. История В 1854 году начались эксперименты с высоким напряжением в разрежённом
Метод фазовых функций
16:02, 08 декабрь
Метод фазовых функций
Метод фазовых функций — метод решения задач квантовой механики. Основан на понятии фазовой функции, имеющей ясный физический смысл. При рассмотрении движения элементарной частицы в потенциальном
Касание
00:23, 03 декабрь
Касание
Касание — свойство двух линий или линии и поверхности иметь в некоторой точке общую касательную прямую или свойство двух поверхностей иметь в некоторой точке общую касательную плоскость. Точка в
Комментарии:
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent