单电子控制的基本概念:添加单个电子之前和之后的导电岛(a)。添加单个未补偿的电子电荷会产生电场 E,这可能会阻止添加以下电子。基于单电子转移的设备:a) 单电子盒:这是一种基于单电子转移的电子设备。图 (a) 显示了概念上最简单的设备,即“单电子盒”。该设备仅由一个小岛组成,小岛与较大的电极(“电子源”)之间通过隧道屏障隔开。可以使用另一个电极(“栅极”)将外部电场施加到岛上,该电极与岛之间通过较厚的绝缘体隔开,这不允许明显的隧穿。该场改变了岛的电化学电位,从而决定了电子隧穿的条件。图 (b) 显示了特定的几何结构,其中“外部电荷” Q e = C 0 U 可以很容易地可视化,(c) 显示了“库仑阶梯”,即平均电荷 Q = -ne 对栅极电压的阶梯式依赖性,适用于几个温度值。栅极电压 U 的增加会吸引越来越多的电子进入岛。电子通过低透明度屏障的传输的离散性必然使这种增加呈阶梯状。
我们介绍了一种电隔离的“浮动”双层 GaAs 量子阱 (QW) 设计,其中施加可控且高度可重复的大栅极电压会诱导电荷,这些电荷在移除栅极电压后仍被捕获在双层中。在较小的栅极电压下,双层通过厚绝缘屏障与外部电极完全电隔离。这种设计允许完全控制两个耦合的 2D 电子系统的总密度和差分密度。浮动双层设计提供了一种独特的方法来研究无法通过简单的传输测量进行研究的系统。它还提供了测量层间电荷转移的能力,即使 2D 系统的平面电阻率不同。我们测量了 QW 双层的电容和层间隧穿光谱,并独立控制顶层和底层电子密度。我们的测量显示,在 v T ¼ 1 时,层间隧穿电流大大增强,这是强层间关联双层系统激子凝聚的标志。由于各个层的密度完全可调,浮动双层 QW 系统提供了一个多功能平台来获取有关电子双层系统中量子相的先前无法获得的信息。
关键词:工程变更单 (ECO)、状态相关泄漏功率、总负松弛 (TNS)、亚阈值泄漏功率。1. 引言无线通信设备、网络模块设计模块的主要性能参数是最小化功率。另一方面,更高的性能、良好的集成度、动态功耗是推动 CMOS 器件缩小尺寸的一些参数。随着技术的缩小,与动态功耗相比,漏电流或漏功率急剧增加。静态功耗增加的主要原因是漏功率,它涉及许多因素,如栅极氧化物隧穿泄漏效应、带间隧穿 (BTBT) 泄漏效应和亚阈值泄漏效应 [1]。器件在电气和几何参数方面的差异,例如栅极宽度和长度的变化,会显著影响亚阈值漏电流 [2]。某些泄漏元素包括漏极诱导势垒降低 (DIBL) 和栅极诱导漏极泄漏 (GIDL) 等,[3]。 65 nm 及以下 CMOS 器件最重要的漏电来源是:栅极位置漏电、亚阈值漏电和反向偏置结处 BTBT 引起的漏电。电压阈值的降低会导致亚阈值电流的增加,这允许在电压下降的帮助下保持晶体管处于导通状态。由于缩放
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-
1. 一开始旅行者会同时占据多个坐标(量子叠加现象) 2. 随着退火的进行,位于任意给定坐标的概率会平稳变化,在深谷坐标附近概率会增大 3. 量子隧穿让旅行者可以穿过山丘,而不是被迫爬山,从而减少被困在非全局最小值的山谷中的可能性 4. 量子纠缠进一步改善了结果,让旅行者能够发现通往深谷的坐标之间的关联
在过去十年中,石墨烯因其独特的电气特性(如高电子迁移率和高饱和速度 [1])而备受关注。遗憾的是,由于没有带隙,石墨烯不适合数字电路应用。在模拟 RF 电路中,传统的 MOSFET 结构(如石墨烯场效应晶体管 (GFET))能够达到约 400 GHz 的截止频率 (f T ) [2],但输出特性的非饱和行为 [3] 导致重要 RF 性能指标的下降,因为固有电压增益 A V = g m / g ds 。出于这个原因,最近提出了新的基于石墨烯的晶体管概念,如石墨烯基晶体管 (GBT, [4]),利用通过薄电介质的量子隧穿,如热电子晶体管 (HET, [5])。GBT 由垂直结构组成(图1 中的插图),其中石墨烯片用作控制电极,即基极 (B),位于图1 中的 x = 0 处。基极通过发射极-基极和基极-集电极绝缘体(分别为 EBI 和 BCI)与金属或半导体发射极 (E) 和金属集电极 (C) 隔开 [4]。在正常运行中(即正基极-发射极偏压,V BE > 0 和正集电极-基极偏压,V CB > 0),电子隧穿 EBI,垂直于石墨烯片 (GR) 穿过基极,然后沿着图1 中的 x 方向漂移穿过 BCI 的导带 (CB)。尽管其单原子厚度,
摘要 __________________________________________________________________________________________________ 量子生物学是一个创新领域,它将量子力学和生物学相结合,探索量子现象如何影响生物过程。本综述讨论了量子生物学的基本原理、它在医学、材料科学和能源生产中的潜在应用,以及其进展的伦理影响。通过了解生命的量子复杂性,我们可以深入了解疾病机制,开发创新材料并利用可持续能源。量子力学对于理解原子和亚原子行为至关重要,它是量子生物学的基础,量子生物学研究光合作用、嗅觉和酶催化等过程。关键原理包括叠加、纠缠和隧穿,这些原理可以提高生物效率、灵敏度和精度。量子生物学的潜力涵盖各个领域:在医学和药学中,它可以带来新的诊断工具和疗法;在材料科学中,它可以启发电子、储能和传感的量子材料;在能源生产中,它可以通过光合作用的见解为可持续能源发展提供信息。然而,道德考虑至关重要。量子增强医疗技术可能会扩大医疗保健差距,而先进的量子材料可能会对社会产生复杂的影响。负责任的发展需要开放的对话和道德框架。量子生物学的未来充满希望,持续的研究和跨学科合作有望产生创新发现,促进可持续和繁荣的未来。关键词:酶催化、医学、光合作用、量子生物学、量子相干性、量子隧穿。
本研究探讨了低密度状态下穿透位错密度 (TDD) 对集成在 Si(001) 上的 Si 0.06 Ge 0.94 异质结构中垂直传输的影响。使用无意掺杂的 Si 0.06 Ge 0.94 层可以研究生长穿透位错 (TD) 的影响,而不会与加工引起的缺陷(例如源于掺杂剂注入)相互作用。所研究的异质层虽然在成分、应变弛豫度和厚度上相同,但 TDD 有三个不同的值:3×10 6、9×10 6 和 2×10 7 cm -2 。电流-电压测量表明漏电流与 TDD 不是线性比例。漏电流的温度依赖性表明场增强载流子生成对电流传输有很大贡献,其中通过 TD 诱导的缺陷态的陷阱辅助隧穿被确定为室温下的主要传输机制。在较低温度和高电场下,直接带间隧穿而不与缺陷能级直接相互作用成为主要的传输类型。在较高温度(>100 °C)下观察到与 Shockley-Read-Hall (SRH) 产生的中带隙陷阱发射相关的漏电流。在这里,我们发现材料中来自 SRH 的贡献减少,TDD 最小(3×10 6 cm -2 ),我们将其归因于 TD 应变场中捕获的点缺陷簇减少。
我们开发了一种干涉技术,用于对光学晶格中非平衡超冷玻色子的场正交算子进行时间分辨测量。该技术利用磁性原子的内部状态结构来创建两个具有不同自旋状态和晶格位置的原子子系统。费什巴赫共振会关闭一个自旋子系统中的原子间相互作用,使其成为一个特征明确的参考状态,而另一个子系统中的原子则会在可变的保持时间内经历非平衡动力学。通过第二次光束分裂操作干涉子系统,通过检测相对自旋布居,可以对相互作用的原子进行时间分辨的正交测量。该技术可以为各种哈密顿量和晶格几何形状(例如立方、蜂窝、超晶格)提供正交测量,包括具有隧穿、使用人工规范场的自旋轨道耦合和高频带效应的系统。通过分析隧穿可忽略的深晶格的特殊情况,我们获得了正交可观测量及其涨落的时间演化。作为第二个应用,我们表明干涉仪可用于测量原子间相互作用强度,超海森堡标度为 ¯ n − 3 / 2(平均每个晶格点的原子数),标准量子极限标度为 M − 1 / 2(晶格点数)。在我们的分析中,我们要求 M ≫ 1,并且对于实际系统,¯ n 很小,因此总原子数 N = ¯ nM 的缩放低于海森堡极限;尽管如此,在此系统中应该可以进行基于相互作用的量子计量学的缩放行为测试。
1. 量子现象背景下的古典物理学回顾 行星运动和原子、辐射和量化、随机过程和干涉。 2. 量子力学的数学语言 量子态、算子、矩阵、不确定性和时间演化。 3. 基本量子系统 盒中粒子、谐振子、非谐振子、隧穿。快速了解静态微扰理论。 4. 耦合量子系统 纠缠、密度矩阵、测量和退相干。快速了解费米黄金法则。 5. 探索量子腔量子电动力学、量子控制、量子非破坏性测量 6. 量子计算简介(时间允许)