Целочисленный квантовый эффект Холла и стандарт сопротивления. Роль примесного рассеяния.

То же, что в 20 вопросе. V – целое число

Происходит квантование сопротивления

Уровни Ландау заполнены целиком.

9

Одноэлектроника. Кулоновская блокада туннелирования(вах).

Одноэлектроника. Условие дискретности переноса заряда в туннельных контактах.

Одноэлектроника – область физики, которая основывается на изучении контролируемого движения одного электрона (базируется на явлениях кулоновской блокады при одноэлектронных туннельных переходах и кулоновского взаимодействия подвижных электрических зарядов).

Если мы имеем очень малого размера туннельный переход, образованный двумя близко расположенными металлическими электродами и изолирующим слоем между ними, то из-за малой величины такой структуры можно получить разницу энергий электронов в одном и другом состоянии, т. е. по разные стороны перехода, превышающую kT и при температуре порядка комнатной детектировать отдельные электроны и оперировать с ними. Существует также требование, налагаемое соотношением неопределенностей, ведущее к ограничению по величине квантового сопротивления. Тогда энергия этой системы , где Q- заряд на обкладках конденсатора, а С- емкость такой системы.

Минимальная величина изменения энергии: Проявления эффектов связанных с дискретной(!) природой зарядов необходимо, чтобы минимальное изменение энергии было больше температурных флуктуаций, т.е.

Кроме этого, необходимо, чтобы данное изменение превышало энергию квантовых флуктуаций: , => где R-сопротивление перехода.

Большое сопротивление: , где =25,8кОм-квантовое сопротивление.

Важным предположением теории одноэлектронного туннелирования является заключение, что начальный заряд на туннельном переходе может быть отличен от 0, и, более того, может принимать значения не кратные целому числу электронов. Данный факт объясняется тем, что этот заряд может создаваться поляризацией близлежащих электронов, заряженных примесей и т.д., и таким образом иметь любое значение. Запишем заряд Q в уравнении в виде Q= ± ne

Кулоновская блокада туннелирования. Условие наблюдения одноэлектронных эффектов при комнатных температурах.

кулоновская блокада — это явление отсутствия тока при приложении напряжения к туннельному переходу из-за невозможности туннелирования электронов вследствие их кулоновского отталкивания. Напряжение, которое необходимо приложить к переходу для преодоления кулоновской блокады иногда называют также напряжением отсечки. В дальнейшем мы будем придерживаться термина «напряжение кулоновской блокады» и обозначения

Рассмотрим процесс протекания тока через одиночный туннельный переход. Так как ток является величиной непрерывной, то заряд на одной стороне перехода накапливается постепенно. При достижении величины е/2 происходит туннелирование одного электрона через переход и процесс повторяется.

Кулоновская блокада туннелирования – прошедший через туннельный переход электрон своим полем отталкивает следующий электрон, если кулоновское поле больше кинетичекой энергии электрона.

Малая емкость

< Эквивалентная схема туннельного перехода

10