量子点接触器件电势准3d数值模型和模拟方法 quasi three-dimensional numerical modeling and simulation of quantum point contact device.pdfVIP

Electronic 量子点接触器件电势准3D数值模型和模拟方法 康 宇，杜磊，陈 华，孙亚杰 (西安电子科技大学技术物理学院，陕西西安711Ⅺ71) 摘要采用三维泊松方程和二维薛定谔方程自洽求解方法，建立量子点接触器件(QPC)内的电势分布和二维电 子气层的电子密度分布的准三维模型及模拟方法，并将模拟结果与传统的Buttiker鞍型电势分布进行比较。结果表明。 器件中的电势分布随结构和偏置对传统鞍型电势有所偏离，并讨论了栅极结构和外加偏压对电势分布影响的规律，对 QPC传感器设计具有指导作用。 关键词QPC；自洽模拟；三维泊松方程；电势分布 中图分类号TP391．9文献标识码A 文章编号1007—7820(2010)05-012一03 Three-DimensionalNumerical andSimulationof Quasi Modeling PointContactDevice Quantum KangYu，DuLei，ChenHua，SunYajie ofTechnical (School 710071，China) Physics，XidianUniversity，Xian AbstractSelf-consistentsolutionof3D is to thedistribution passion-2DSchrodingerequationappliedcompute ofthe andtheelectronicinthe Point ismadeofthe potential density QuantumContact(QPC)device．Acomparison simulationresultawiththetraditionalsaddle effectofthe andbias onthesaddle voltage potential．The gate—structure isfoundanddiscussed．whichisof in senso璐． potential helpdesigningQPC KeywordsQPC；self-consistentsimulation；3Dpassionequation；saddlepotential 量子点接触(QPC)作为一种新型的量子器件，在 1数值计算方法 灵敏电荷检测、噪声检测和单光子测量等方面有着广 泛的应用前景¨-3]。QPC之所以具有高灵敏度，是与 自身的电导量子化特性有关HJ。实验发现，当QPC果，具有准二维输运的性质。由于QPC器件的分裂 的电导处于第一台阶和夹断过渡区域时，其灵敏度 栅结构，以前采用一维薛定谔方程和一维泊松方程自 最高。 洽求解的方法已不再适用。本文根据QPC栅结构特 目前，关于QPC电导地模拟计算，都是基于点，采用有限差分算法，自洽求解了三维泊松方程和 Buttiker双极点鞍型电势进行计算的”J，但这种解析 公式不能准确地反映，不同QPC器件内部电势分布 的电势分布和电子面密度分布。三维的泊松方程为 随结构和偏置的变化，因而不适用QPC传感