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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
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“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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