检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：王伟中国科学院大学

学位级别：博士

近年来，随着THz技术在无线通信、成像、光谱分析等应用领域的不断扩展，紧凑、稳定的固态THz源已逐渐成为研究的一个热点。InP基共振隧穿二极管(RTD)由于室温下具有优良的负阻和频率特性，因此在太赫兹/毫米波和超高速电路等领域中具... 详细信息

近年来，随着THz技术在无线通信、成像、光谱分析等应用领域的不断扩展，紧凑、稳定的固态THz源已逐渐成为研究的一个热点。InP基共振隧穿二极管(RTD)由于室温下具有优良的负阻和频率特性，因此在太赫兹/毫米波和超高速电路等领域中具有巨大的发展潜力和应用需求。\n 本论文致力于研制太赫兹InP基RTD器件以及RTD振荡电路设计。成功研制出峰谷电流比(PVCR)大于40的空气桥平面型RTD器件，其阻性截止频率预计大于150GHz。同时，对InP基RTD器件的模拟设计、外延材料表征、结构设计和制备工艺、器件测试与分析等方面进行了深入的研究，并开展了InP基RTD非线性等效电路的建模以及负阻振荡电路设计与仿真。本论文主要工作如下:\n 采用基于非平衡格林函数法(NEGF)量子输运模拟器WinGreen对InP基RTD器件外延结构进行了模拟分析和优化设计。详细分析和讨论了GaxIn1-xAs势阱中In组份、发射区和集电区掺杂浓度、集电区和隔离层厚度、以及势垒和势阱的厚度、散射等八个主要的几何结构参数和材料物理参数变化对器件性能的影响。仿真结果对于器件研制具有明确的指导意义。\n 提出了在Ga0.47In0.53As集电区和集电极欧姆接触层之间，生长一层薄的重掺杂InP腐蚀截止层的RTD器件结构，有利于通过选择性腐蚀控制腐蚀工艺过程，从而提高器件性能的一致性。采用气态源分子束外延(GSMBE)技术制备了InP基RTD外延片，并通过X射线衍射(XRD)以及原子力显微镜(AFM)测试技术进行了表征。结果表明外延材料具有较好的晶体质量，能够满足器件研制的需要。\n 设计了一套自对准工艺台面型器件工艺流程和版图，研制出具有负阻特性的台面型InP基RTD器件。深入研究了器件制备过程中关键的工艺步骤:台面刻蚀和欧姆接触电极制备。分析了工艺因素对RTD器件性能的影响，提出了改进的方法。\n 提出了一种新颖的InP基RTD器件空气桥平面结构，不仅能减小寄生电容，还到起到较好的器件隔离作用，提高了RTD器件I-V特性和高频性能。设计了该结构的器件版图和工艺流程，成功研制出具有高峰谷电流比的空气桥平面结构InP基RTD器件。室温下，典型器件的峰值电流为43mA，峰值电流密度为24kA/cm2，峰谷电流比大于40，由模型参数计算得到RTD阻性截止频率高于150GHz。\n 采用符号定义器件(SDD)技术建立了InP基RTD器件非线性大信号模型，并嵌入到商用软件Agilent ADS中，准确的描述了该器件的特性。基于所建立的电路模型，采用ADS软件设计了24GHz分布参数振荡电路和120GHz集总参数振荡电路。仿真结果表明InP基RTD振荡电路具有良好的性能，所研制的InP基RTD器件具有用于产生THz波的潜力。

关键词：器件模拟空气桥平面结构振荡电路太赫兹共振隧穿二极管非平衡格林函数法负阻特性

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三终端原子环的弹道热整流

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原子与分子物理学报 2017年第4期34卷 711-715页

作者：顾云风吴晓莉吴宏章南京林业大学机械电子工程学院南京210037

提出并通过非平衡格林函数法验证了一个弹道热整流理论模型——以原子环为中心散射区,非对称连接三条半无限长原子链作为左热极、控制热极和右热极.对三终端六元环结构的计算发现控制热极与左右热极之间的声子透射率有显著差异.左右热... 详细信息

提出并通过非平衡格林函数法验证了一个弹道热整流理论模型——以原子环为中心散射区,非对称连接三条半无限长原子链作为左热极、控制热极和右热极.对三终端六元环结构的计算发现控制热极与左右热极之间的声子透射率有显著差异.左右热极之间的热整流比随着温差的增加而显著上升,正向热流可以达到反向热流的几倍以上.另外对该模型中弹道热整流的形成机理也做了详细说明.

关键词：弹道热整流原子环非平衡格林函数法声子微纳米材料

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GaN纳米结构的制备与GaN纳米线理论研究

GaN纳米结构的制备与GaN纳米线理论研究

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作者：石贤西安理工大学

学位级别：硕士

GaN是一种宽带隙(Eg=3.4 eV)半导体材料，具有优越的光学、电学和机械性质，热稳定性高，化学稳定性好，在光电子和微电子器件等方面具有广泛的应用，成为新一代化合物半导体材料的研究热点。本文研究了用Pt催化CVD法制备GaN纳米结构的... 详细信息

GaN是一种宽带隙(Eg=3.4 eV)半导体材料，具有优越的光学、电学和机械性质，热稳定性高，化学稳定性好，在光电子和微电子器件等方面具有广泛的应用，成为新一代化合物半导体材料的研究热点。本文研究了用Pt催化CVD法制备GaN纳米结构的工艺，用密度泛函理论计算了饱和三角截面GaN纳米线的电子结构和电子输运特性。　　在用CVD法制备GaN纳米结构的工艺部分，研究了氨化温度、氨气流量和氨化时间对竹叶形GaN纳米结构形貌的影响，得到了调控竹叶形GaN纳米结构形貌的工艺，对所制样品进行了XRD、SEM表征。　　用第一性原理和非平衡格林函数(NEGF)方法研究了35个原子、110个原子和221个原子的加氢饱和三角截面GaN纳米线的几何结构、能带结构和输运特性，计算结果表明:优化后的几何结构中键长发生了变化;饱和三角截面GaN纳米线的带隙均为直接带隙，且随着原子个数的增加，禁带宽度逐渐减小;纳米线两极体系的态密度和传输谱都有脉冲形的尖峰，并且二者尖峰所对应的电子能量的位置基本相同，表明电子态密度和电子传输谱的变化趋势是相互对应的。

关键词：氮化镓半导体纳米结构制备工艺第一性原理非平衡格林函数法

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硅基半导体自旋注入的理论研究

硅基半导体自旋注入的理论研究

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作者：杨阳厦门大学

学位级别：硕士

自旋电子学器件由于其有较小的单元尺寸,更低的功耗和新兴的电荷—自旋集成功能,因此可能成为超越摩尔定律物理极限的下一代电子器件。在众多半导体中,在硅上实现自旋电子学具有特殊的意义,因为硅是半导体行业中最普遍应用的材料,而且... 详细信息

自旋电子学器件由于其有较小的单元尺寸,更低的功耗和新兴的电荷—自旋集成功能,因此可能成为超越摩尔定律物理极限的下一代电子器件。在众多半导体中,在硅上实现自旋电子学具有特殊的意义,因为硅是半导体行业中最普遍应用的材料,而且成熟的硅技术可以大大促进自旋电子器件的生产和大规模应用。由于硅缺乏晶格反演对称性,因此具有较长的自旋寿命和扩散长度,以及弱的自旋轨道耦合和原子核超精细相互作用,故硅已经被认为是一种自旋电子学的理想载体。在过去的十年里,硅基自旋电子学已经取得了里程碑式的进展。在2007年和2009年分别实现了在低温下和室温下通过铁磁体/绝缘层/硅(FM/I/Si)隧道接触的电自旋注入。之后,一系列采用不同绝缘层材料,如A12O3,Si02以及单晶MgO,的隧道接触都实现了硅上的自旋注入,但是都存在着自旋极化率不够高、自旋信号不够强等问题。因而,在硅基自旋电子学领域,如何获得清晰可靠的自旋信号,以及如何理解FM/I/Si接触中的自旋输运过程仍然存在着挑战,需要更进一步的研究。在第二章中,我们对非平衡格林函数法做了简要介绍,包括自洽的格点非平衡格林函数(NEGF)法和用散射态波函数展开的非平衡格林函数法。在本论文中采用格点NEGF法,可以计算出包含隧道势垒和肖特基势垒的任意能带结构的透射系数,且通过n-Si中依赖温度的费米能级和费米迪拉克分布,可以将热电子发射过程考虑进去。我们给出了基于FM/I/Si结构的自旋输运相关模型,包括双电流模型,F/N/F结,以及Fert的理论模型。根据Fert的模型,要想在半导体中观测到明显的自旋信号,要求将接触电阻调制到最佳窗口区域,接触电阻既不能太小也不能太大,太小难以克服电阻率失配,而如果太大,则电子的渡越时间会小于自旋寿命。在第三章中,我们计算了在不同势垒材料下FM/I/n-Si隧道接触的有效接触电阻、注入电流的自旋极化率、接触电阻的自旋不对称系数,以及垂直构型的自旋金属-氧化层-半导体场效应晶体管(SpinMOSFET)结构的磁阻比率。我们发现低势垒材料(例如Ta205和Ti02)的接触电阻比传统的隧道接触要小几个数量级。因此对于Ta205和Ti02接触会有最大的磁阻信号以及最佳的参数窗口。有趣的是,我们发现对于Ti02接触的自旋不对称系数γ为负值,同时对于Ta205接触,当随着势垒层厚度、偏压和温度变化时,γ值会由正变为负。低势垒隧道接触的最佳自旋信号和独特的自旋不对称性质可以被用来设计有效的自旋电子学器件。在最后一章,我们对工作做了总结并且对后续工作进行了展望。

关键词：自旋注入非平衡格林函数法低势垒隧道接触硅基自旋电子学

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Bi2Se3纳米材料的制备与GaN纳米线理论研究

Bi2Se3纳米材料的制备与GaN纳米线理论研究

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作者：朱鹏飞西安理工大学

学位级别：硕士

拓扑绝缘体是指元素周期表中Ⅴ-Ⅵ族的化合物（尤其是Ⅴ2Ⅵ3型化合物），包括Bi2Se3、Bi2Te3和Sb2Te3及以此为基础的合金材料，由于这些材料既可作为绝缘体，同时又具导体性质，使其不仅在自旋量子学和量子计算机等方面有广泛应用，而... 详细信息

拓扑绝缘体是指元素周期表中Ⅴ-Ⅵ族的化合物（尤其是Ⅴ2Ⅵ3型化合物），包括Bi2Se3、Bi2Te3和Sb2Te3及以此为基础的合金材料，由于这些材料既可作为绝缘体，同时又具导体性质，使其不仅在自旋量子学和量子计算机等方面有广泛应用，而且在晶体管、存储设备及磁性传感器等能耗高的产品领域有很大的应用前景。氮化镓(GaN)是一种性能优异的直接宽带隙Ⅲ-Ⅴ族化合物材料，具有优越的光学、电学和机械性质，热稳定性高，化学稳定性好，广泛应用于蓝、绿发光二极管、半导体激光器、高温大功率等器件。　　本论文研究了Bi2Se3纳米片和纳米线的制备工艺;用密度泛函理论计算了饱和单晶GaN纳米线的电子结构和电子传输特性。　　首先，利用溶剂热法制备Bi2Se3纳米片时，反应时间和温度对Bi2Se3纳米片生长的影响，用X射线衍射(XRD)表征和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行表征，分析不同条件下Bi2Se3纳米片样品的生长情况，从而得到了Bi2Se3纳米片的最佳生长条件，成功制备出大量高质量的Bi2Se3纳米片;其次，利用气相沉积法对Bi2Se3纳米线的制备工艺进行了研究，并对样品进行了SEM表征，Bi2Se3纳米线表面光滑，直径约为40-100nm，长度约为几微米。　　采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了不同直径的饱和单晶GaN纳米线的能带结构、电子输运及电流-电压特性。计算结果表明，饱和单晶GaN纳米线是直接带隙，并且带隙随着直径的变大而减小;两极体系下的传输特性显示，电子透射率和电子态密度均具有脉冲型尖峰，尖峰对应电子能量的位置基本相同，电子的输运模式具有量子性;两极体系在不同偏压下电流-电压特性曲线是对称的，且显示出半导体特性。

关键词：纳米材料拓扑绝缘体溶剂热法气相沉积法密度泛函理论非平衡格林函数法

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Ⅳ主族拓扑绝缘体自旋输运性质研究

Ⅳ主族拓扑绝缘体自旋输运性质研究

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作者：相阳渤海大学

学位级别：硕士

随着电子器件的逐步小型化,芯片热功率密度以指数形式迅猛增长,有限尺寸物理器件高集成度时的热耗散问题已经成为电子器件发展的一大障碍。利用拓扑绝缘体替代传统半导体、以自旋和能谷自由度替代电荷作为信息载体设计和制备晶体管是一... 详细信息

随着电子器件的逐步小型化,芯片热功率密度以指数形式迅猛增长,有限尺寸物理器件高集成度时的热耗散问题已经成为电子器件发展的一大障碍。利用拓扑绝缘体替代传统半导体、以自旋和能谷自由度替代电荷作为信息载体设计和制备晶体管是一种解决纳米集成电路功(热)耗问题的有效方案。本文基于非平衡格林函数方法,研究外场诱导的边缘态相变、能谷极化以及局域外场引起的能带失配对自旋输运及热输运的影响;并基于物理机制的分析,设计了具有良好开关比的全光控晶体管和多通道铁磁锗烯场效应晶体管。探讨利用能谷极化和外场结构提高晶体管击穿电压、开关比及降低阈值参数的有效方案。首先研究了Z轴方向局域交换场和电场对锗烯纳米带中电子自旋极化输运性质的影响。得出自旋过滤效应所需阈值交换场强度。并提出在电场辅助下有效降低自旋过滤效应所需阈值交换场强度的方法。其次研究光场和电场对锡烯纳米带自旋相关热电效应的影响。结果表明热电电流的性质和强度可以通过圆偏振光场的强度和偏振化方向进行有效调控。给出锡烯边缘态相变和光场、电场的关系,并阐明热电电流产生机理。之后提出一种由偏振光场控制的ⅣA族拓扑单层材料(硅烯、锗烯、锡烯)晶体管。结果表明偏振光可以诱导边缘态相变,通过器件受光和未受光区域能带之间的不匹配,从而实现ⅣA族拓扑单层材料晶体管效应。最后提出一种垂直电场作用的多通道耗散型场效应晶体管。结果表明通过调整电场方向可以实现铁磁锗烯场效应晶体管的工作状态,通过电场和交换场交错势诱导边缘态失配及能谷失配引起自旋阻塞作用来实现开关机制。

关键词：拓扑绝缘体非平衡格林函数法自旋输运自旋热输运拓扑晶体管

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磁畴与超导近邻互作用下马约拉纳边界态的电输运性质研究

磁畴与超导近邻互作用下马约拉纳边界态的电输运性质研究

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作者：任俊潼电子科技大学

学位级别：硕士

近20年来,对量子计算系统物理实现的研究越来越受到人们的广泛关注。近期逐渐兴起的拓扑量子材料相关技术理论发展快速,极大推动了量子计算物理实现领域的进步。Majorana束缚态（MBSs）是一类拥有奇异性质的新型准粒子激发态,两个MBS之... 详细信息

近20年来,对量子计算系统物理实现的研究越来越受到人们的广泛关注。近期逐渐兴起的拓扑量子材料相关技术理论发展快速,极大推动了量子计算物理实现领域的进步。Majorana束缚态（MBSs）是一类拥有奇异性质的新型准粒子激发态,两个MBS之间的交换遵循非阿贝尔交换统计,这一特性令其在拓扑量子计算领域展现出潜在的应用前景,也因此吸引着人们不断地在固体物理系统中探寻着它的踪迹。目前在一维纳米线/超导系统、超导/铁磁原子链系统、二维超导/量子反常霍尔绝缘体系统以及超导/拓扑绝缘体系统中人们均观测到了MBSs存在的相关证据。尽管在上述低维凝聚态体系中尚未有实验方法能够严格地证明MBSs的存在,但当前对MBSs特性的探索仍具有理论价值和实际意义。当下最为引入注目的一类MBSs器件是一维半导体纳米线/超导异质结体系,在制备与探测MBSs方面的优势使其在众多Majorana实验平台中脱颖而出。受最近一系列在Majorana半导体纳米线平台上输运测量实验的启发,本文考虑了利用受调制的外部磁场在类似的一维系统中形成磁畴的方案,并对在实现MBSs移动操纵的过程中系统的波函数及输运性质进行了研究。我们采用了一维紧束缚模型来离散化整个系统的哈密顿量,并利用非平衡格林函数法来对其电输运特性进行数值计算。进一步地,我们研究了该紧束缚模型中由非均匀性引起的涨落对其他系统参数的随机调制,并将近邻效应引起的超导配对势能、纳米线化学势以及格点间近邻跃迁强度的涨落统一作为系统无序效应来进行处理,以刻画在实际实验中可能出现的样品杂质与系统无序对输运测量的影响。我们的结果表明,改变磁畴相关的特征量如畴壁中心位置或畴壁宽度在一定条件下均可实现对MBSs的等效移动操作,而系统的电输运性质则为该过程中MBSs之间的杂化提供了一个直观的描述。对于由超导配对势、化学势和跃迁强度的随机涨落引起的系统无序,若考虑其平均效应,则在适当的参数取值下可以降低和展宽MBSs的零偏压电导峰、抑制电导峰的劈裂以及形成新的零偏压电导峰结构。我们关于系统输运性质的数值结果可以对近期实验中出现的电导峰劈裂间距衰减现象提供部分解释,并对由无序效应导致的零偏压电导峰和Majorana零能模引起的零偏压电导峰进行有效的区分。

关键词： Majorana束缚态紧束缚模型非平衡格林函数法磁畴壁无序效应

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多通道单分子导线的量子输送现象

多通道单分子导线的量子输送现象

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作者：许良彦国立台湾大学

学位级别：硕士

近十年来，由于分子自我组装和显微技术的进步，单分子电子学在理论跟实验上获得许多进展。本篇论文主要是探讨多通道分子导线的量子输送现象，内容主要包含两部份，第一部分是利用自由电子网路模型(free electron network model)，探讨... 详细信息

近十年来，由于分子自我组装和显微技术的进步，单分子电子学在理论跟实验上获得许多进展。本篇论文主要是探讨多通道分子导线的量子输送现象，内容主要包含两部份，第一部分是利用自由电子网路模型(free electron network model)，探讨benzenedithiol分子在不同连结方式下的量子输送现象，包含着名的共振(resonance)与干涉(interference)效应；再利用非平衡格林函数法(non-equilibrium Green's function)和紧束缚近似法 (tight-binding approximation)，比较两种模型的相似之处。第二部份则是利用非平衡格林函数法和拓展的休克尔模型(extended Hückel model)探讨三核线型金属串(M3(μ3-dpa)4(NCS)2 (dpa=2,2'-dipyridylamide), M = Co, Ni, and Cr. )的穿透函数，导电度以及电压电流特征图；从理论计算，半定量分析法，以及假想分子实验三种不同的方法，我们发现三核线型金属串分子中间的金属原子以及他们的dz2轨域是单分子导电中最主要的机制。

关键词：量子输送分子电子学导电度非平衡格林函数法

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