电子隧穿屏障所花的时间问题对于纳米间隙器件[1-6]来说越来越重要,例如纳米天线(其场发射发生在 50 纳米[7]到 8 纳米[8]的阳极-阴极(AK)间隙上(其中阳极-阴极渡越时间[9]在飞秒量级))和阿秒实验[10-12]。在对薄绝缘层隧穿效应进行后续研究中,Hartman[13]和更早的McColl[14]使用入射波包遇到矩形屏障的模型发现,金属-绝缘体-金属(MIM)薄膜的传输时间由大屏障宽度极限下的群延迟τg=¯h/√μ给出,其中μ是费米能级,是真空功函数:对于一般情况,当μ==1eV时,τg=0.65821fs,顺便说一下,它小于但与Büttiker和Landauer[15]的屏障宽度相关的半经典时间τsc=L/√2/m=1相当。对于 L = 1 nm,约为 6860 fs,但 Winful [16,17] 证明,τ g 是停留时间 τ d 和自干扰时间 τ i 之和,性质截然不同。我们使用时间相关维格纳分布函数 (WDF) 方法 [18] 研究了波包与屏障的相互作用,结果表明,矩形屏障(以及具有类似突变行为的其他屏障)具有一些特性,使得它们用于波包模拟存在问题,即使平面波和指数增长/衰减的 so-
为了理解自旋流的基本限制并优化自旋注入过程,了解飞秒自旋注入的效率及其背后的微观机制是必不可少的。通过光诱导自旋流来操控磁化已经被证实,即超快退磁[3,6,7,9]以及小角度进动的激发,即GHz和THz自旋波。[12–14]尤其是,通过亚皮秒激光驱动的自旋流可以诱导自旋转移矩(STT),[14]而在重金属-铁磁体界面已经证明了通过圆偏振泵浦脉冲产生的光学自旋矩。[15,16]我们旨在通过结合时间分辨实验和从头算理论来产生微观见解,从而展示确定和提高自旋注入效率的方法,使未来的超快自旋电子学应用成为可能。至关重要的是,非平衡自旋注入集中在低于 100 fs 的脉冲中,从而产生具有高峰值强度的瞬态自旋电流。由于非平衡自旋注入是由光激发引起的,并且由自旋相关的电荷电流组成,因此不仅涉及费米能级附近的状态,还涉及其周围几个 eV 宽的能量区域中的状态,这些能量区域由泵浦激光脉冲的光子能量给出。这将非平衡自旋注入与在平衡条件下电驱动的磁振子自旋电流区分开来。[17–19]
多功能材料已被确定为开发低功耗技术的关键组成部分。在这方面,过渡金属氧化物已成为理论和实验研究的新焦点,因为它们具有可调的铁电性、磁性、巨磁电阻、多铁性和超导性,这些特性源于结构、电子和磁相关性的微妙相互作用 [1, 2]。如果异质结构中的至少一种组成化合物是过渡金属氧化物钙钛矿,也可以赋予其新功能。[3–6] 在宽带隙绝缘体 LaAlO 3 和 SrTiO 3 (STO) 的界面附近证实了二维金属态 (2DES),它还具有超导性 [7–9] 和大范围可调的 Rashba 自旋轨道耦合 [10],为自旋电子学创造了良好的机会 [11, 12]。此外,对几种ATiO 3 钙钛矿(A=Sr、Ba、Ca)和KTaO 3 的裸露或封盖表面的ARPES测量发现了受限的2DES[13–15];对于STO,提出了磁性迹象,并做出了拓扑状态的理论预测[16–18]。对于先验非极性材料,例如STO和CaTiO 3 (CTO),实验证据表明位于表面附近的氧空位提供了形成金属态的导带载流子[19–22]。块体CTO是绝缘体,带隙为3.5 eV[23]。低于1300 K,氧八面体的大角度旋转和倾斜迫使CTO变为正交结构[24],具有旋转角(φ=9°)和倾斜角(θ=12°)[25]。缺氧的 UHV 清洁 (001) 表面的 ARPES [21, 22] 光谱揭示了低于费米能级 EF 约 1.3 eV 的带内态和三个占据能带,构成 2DES。第一和第三个能带在布里渊区 (BZ) 中心 Γ 附近具有主导的 d xy 特征。第二个能带为
单壁碳纳米管 (SWCNT) 具有可调的光电特性和高载流子迁移率,是下一代能量收集技术(包括热电发电机)的理想材料。控制这些独特的 1D 纳米材料中的费米能级通常由 SWCNT 与电子或空穴接受物质之间的电荷转移相互作用实现。掺杂 SWCNT 网络的传统方法通常涉及将分子氧化还原掺杂剂物质扩散到固态薄膜中,但溶液相掺杂可能为载流子传输、可扩展性和稳定性提供新途径和/或好处。在这里,我们开发了使用 p 型电荷转移掺杂剂 F 4 TCNQ 对聚合物包裹的高浓缩半导体 SWCNT 进行溶液相掺杂的方法。这使得掺杂的 SWCNT 墨水可以铸成薄膜,而无需额外的沉积后掺杂处理。我们证明在 SWCNT 分散过程的不同阶段引入掺杂剂会影响最终的热电性能,并观察到掺杂剂改变了聚合物对半导体和金属 SWCNT 的选择性。与致密的半导体聚合物薄膜相比,溶液相掺杂通常会导致形态破坏和 TE 性能比固态掺杂更差,而溶液掺杂的 s-SWCNT 薄膜的性能与固态掺杂的薄膜相似。有趣的是,我们的结果还表明,溶液相 F 4 TCNQ 掺杂会导致固态薄膜中完全电离和二聚化的 F 4 TCNQ 阴离子,而在沉积后掺杂 F 4 TCNQ 的薄膜中则不会观察到这种情况。我们的研究结果为将溶液相掺杂应用于可能需要高通量沉积技术的广泛高性能基于 SWCNT 的热电材料和设备提供了一个框架。
[学分:4 (3Th + 1P)] ELT-H-CC-1-1-TH 课程名称:电路理论和电子设备基础 [学分:3;授课时数:45] UNIT-I [12 小时] 电路元件:电阻和电阻器:类型、颜色编码和额定功率,可变电阻器,电容和电容器:类型、颜色编码和额定电压,电感和电感器:类型、颜色编码,电感线圈,空心和铁心线圈,自感和互感,变压器。电路分析:电压和电流源的概念,与电感器相关的磁通漏守恒和与电容器相关的电荷,基尔霍夫电压定律,基尔霍夫电流定律,电压和电流源的变换,网格分析和节点分析,星三角网络和转换。直流分析:直流激励下串联 RL 和 RC 电路的瞬态响应。交流分析:电路参数响应、交流激励下串联 RL、RC 和 RLC 电路的频率响应、电感器和电容器的品质因数 (Q)、串联和并联谐振电路、Q 因数。网络定理:叠加定理、戴维南定理、诺顿定理、互易定理和最大功率传输定理。第二单元 [11 小时] 半导体基础:半导体材料:类型和特性,固体能带的概念:金属、绝缘体和半导体、本征和非本征半导体、P 型和 N 型半导体、能带图、有效质量的概念、直接和间接带隙半导体、费米能级、态密度、半导体中电流传导的机制(漂移和扩散)、漂移速度、迁移率、电阻率、电导率、霍尔效应(无推导)。结型二极管及其应用:PN 结:晶圆级结构、能带图、耗尽层、二极管方程和 IV 特性、理想二极管、静态和动态电阻、反向饱和电流、齐纳和雪崩击穿、齐纳二极管、作为电压调节器的齐纳二极管、整流器:半波整流器、全波整流器(中心抽头和桥式)、峰值反向电压、纹波系数、效率、线路调节率、负载调节率、变压器利用率、并联电容滤波器、泄放电阻器的概念。
在过去十年中,许多晶体硫族化物由于其不寻常的物理特性和键合机制而引起了人们的关注。[1–6] 对于从相变存储器件[7–9]和光子开关[10–12]到热电器件[13–17]到利用拓扑效应的原型器件[18–20]的许多应用来说,通过改变化学计量或退火等方式来调整电传输的能力至关重要。 特别是,控制电荷载流子浓度和迁移率将非常有利。 例如,对于基于拓扑绝缘体的导电表面态的器件,通常重要的是消除不需要的体载流子源以抑制体传输。 对于热电装置,需要具有精确控制载流子浓度的 n 型和 p 型材料。这些方向的努力包括对一系列三元碲化物中载流子类型的化学调节[21,22],以及在 GeSbTe (GST) 化合物(如 Ge 2 Sb 2 Te 5 )和类似的无序硫族化物中通过热退火诱导的安德森跃迁的观察[23–27]。这些硫族化物位于 IV-VI 和 V 2 VI 3 材料之间的连接线上(例如,GST 中的 GeTe 和 Sb 2 Te 3 )。在前一种情况下,[22] 化学计量变化用于诱导从电子到空穴占主导地位的电荷传输转变,而在后一种情况下,[23–27] 化学计量保持恒定,通过退火结晶相来调节无序水平,导致在增加有序性时发生绝缘体-金属转变。非晶态 GST 结晶为亚稳态、无序、岩盐状相,其中 Te 占据阴离子位置,Ge、Sb 和空位随机占据阳离子位置。通过进一步退火立方体结构可获得稳定的六方相。这三个相都是半导体,但由于自掺杂效应,即由于原生点缺陷导致导电的块状状态被空穴占据,并将费米能级移向价带最大值,因此结晶态显示出高浓度的 p 型载流子。这种现象导致非晶相和结晶相之间产生强烈的电对比,这在
Mats Fahlman 1、Simone Fabiano 1、Viktor Gueskine 1、Daniel Simon 1、Magnus Berggren 1,2 和 Xavier Crispin 1,2 * 1 瑞典诺尔雪平林雪平大学 ITN 有机电子实验室。 2 瑞典诺尔雪平林雪平大学 ITN 瓦伦堡木材科学中心。 *电子邮件:xavier.crispin@liu.se Toc Blurb 有机半导体与多种材料形成干净的界面,包括金属、其他有机半导体、电解质、电介质和生物体。在本综述中,我们讨论了这些界面的性质及其在有机电子器件功能中的核心作用。摘要未掺杂的共轭有机分子和聚合物具有半导体的性质,包括电子结构和电荷传输,可以通过化学设计轻松调整。此外,有机半导体 (OS) 可以进行 n 掺杂或 p 掺杂,成为有机导体(所谓的合成金属),并可表现出混合电子和离子电导率。与无机半导体和金属相比,有机(半)导体具有一个独特的特性:暴露在空气中时,其表面不会形成绝缘氧化物。因此,OS 与许多材料(包括金属和其他 OS)形成干净的界面。过去 30 年来,人们对 OS-金属和 OS-OS 界面进行了深入研究,并形成了一致的理论描述。自 21 世纪以来,人们越来越关注有机电子器件中的界面,这些界面涉及电介质、电解质、铁电体甚至生物有机体。所有这些界面都是有机电子器件功能的核心,界面的物理化学性质决定了光、激子、电子和离子的界面传输,以及电子向细胞分子语言的转导。 [H1] 引言有机半导体 (OS) 可用作各种 (光) 电子器件和电路中的活性材料。与硅基电子器件相比,有机电子器件具有许多独特的特性,例如大的光吸收和发射、溶液可加工性、机械柔韧性以及混合离子和电子传导。OS 包括基于共轭分子或聚合物的一大类半导体(图 1)。OS 的 π 电子形成价带和导带。在还原或氧化时,π 系统容纳负电荷或正电荷,而相反电荷的反离子则中和整个材料。重掺杂会导致电子结构发生剧烈变化,使得带隙消失,位于占据能级和未占据能级之间的费米能级可以定义为费米玻璃 1、金属 2 或半金属 3 。因此,未掺杂和掺杂的 OS 是非常不同的材料,但它们具有一个独特的特性:与无机半导体不同,暴露在空气中时其表面不会形成绝缘氧化物。因此,操作系统
(Ln) 基复合物应运而生,表现出高磁阻塞温度,通常还具有足够的氧化还原稳定性。[16–18] 然而,最近旨在研究电子通过单个 SMM 的磁性系统的实验表明,至少在基于 Ln 的双层 SMM 中,4f 电子通常难以接近,因为它们的空间局域化和能量位置远离费米能级。[19–25] 因此,通过电子传输直接寻址分子内部的 4f 磁矩需要系统具有可行能量的电子轨道和一定的空间延伸,就像早期的 Ln 物种一样 [25] 或电子态与 4f 轨道强烈杂化而不会改变磁性复合物特殊磁性的系统。 [26,27] 在这方面特别有趣的是功能化的内嵌二金属富勒烯,它在两个铁磁耦合的 Ln 原子之间引入了单电子键,是目前最有前途的 SMM 类型之一。 [28] 然而,尽管它们的碳笼完全吸收了表面沉积时的电荷重新分布,有利于其磁稳定性, [29] 但与此同时,它们的内嵌结构阻碍了直接进入分子内部,这在应用方面是不可避免的。 因此,到目前为止还没有报道过任何实验证明能够在传输测量中进入它们的磁芯。 在本文中,我们重点研究内嵌二金属富勒烯复合物 Ln 2 @C 80 (CH 2 Ph),以下称为 { Ln 2 }。 [30] 这些分子由一个大致呈球形的富勒烯笼组成,里面包裹着两个 Ln 3 +离子,见图 1 a。两种镧系离子共用一个单电子共价键,通过在 C 80 笼中添加 CH 2 Ph 侧基来稳定该键。这种金属-金属键导致 [Ln 3 + – e – Ln 3 + ] 系统中的 Ln 中心之间发生强交换,从而导致块体 [28] 和亚单层中均具有出色的磁性。[31,32] Liu 等人 [33] 已证明 Ln-Ln 键合分子轨道 (MO) 分裂成两个完全自旋极化且能量分离良好的组分,未占据组分位于笼基最低未占据 MO (LUMO) 下方并部分定位在 C 80 笼上,因此原则上可以在扫描隧道显微镜/光谱 (STM/STS) 中寻址。