电容耦合三结单电子晶体管特性分析.pdfVIP

　第 19 卷第 8 期　　　　　　　　半　导　体　学　报　　　　　　　　 . 19, . 8　 V o l N o 　1998 年 8 月　　　　　　 　　　　　　 . , 1998　 CH IN ESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S A ug 电容耦合三结单电子晶体管特性分析 童明照　蒋建飞　蔡琪玉 (上海交通大学微电子研究所　上海　200030) 摘要　本文基于电容耦合多个纳米隧道结串联结构的半经典模型, 研究了三结单电子晶体管 的基本方程, 分析了其 特性, 并对三结与两结单电子晶体管的特性进行了比较. 结果表明, I V 单电子晶体管的特性与常规晶体管有很大的差别, 且三结单电子晶体管与两结单电子晶体管 相比较, 具有更高的灵敏度和更强的抗电磁干扰能力. : 2560 , 2560 , 1130, 1130 , 1150 EEACC B S B 1　引言 [ 1 ] L ikharev 等人指出在尺寸非常小的隧道结中会出现库仑阻塞和单电子振荡效应 . 要 ( ) - 18 在室温下观察库仑阻塞和单电子振荡效应, 就必须: 1 使结电容 10 , 这只有在微细 C F 加工技术逼近纳米量级的今天才能达到; (2) 要克服量子扰动, 即要求结电阻R j 大于量子 2 ( ) 电阻R Q = h4e ≈ 65k ; 3 要克服电磁扰动, 通常是将多个纳米隧道结串联起来, 形成自 [ 1 ] 我保护 . 已经有人应用这些效应设计出新型的单电子器件, 例如将两个纳米隧道结串联起 来, 并通过电容耦合到两结的公共极来控制电流, 构成类似于M O S 器件的单电子晶体 [ 2～ 5 ] 管 . 本文的目的是通过一个电容耦合多个纳米隧道结串联结构的半经典模型来分析三 结单电子晶体管, 并对三结和两结单电子晶体管的特性进行比较. 本文较详细地叙述了电容耦合多个纳米隧道结串联结构的半经典模型, 研究了三结单 电子晶体管的基本方程, 计算了结参数相同的电容耦合三结单电子晶体管的特性, 并对三结 和两结单电子晶体管的特性进行了分析、比较. 最后, 讨论了实现这种单电子晶体管的可能 性. 2　电容耦合多结串联结构的半经典模型 图 1 给出了电容耦合多个纳米隧道结串联的结构, 图中相邻两个岛区与其中间的势垒 ( ) 　 国家自然科学基金资助项目 项目批准号: 童明照　男, 硕士研究生, 研究方向为纳米电子学 蒋建飞　男, 教授、博士生导师, 目前研究的兴趣是纳米电子学和超导电子学 蔡琪玉　女, 副教授, 目前的兴趣是纳米电子学以及超导电子学 收到,定稿 604