跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.97.9.169) 您好!臺灣時間:2025/02/16 07:50
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:陳偉仁
研究生(外文):Wei-Ren Chen
論文名稱:多組偏壓侷域之量子尖端接觸元件的電性量測
論文名稱(外文):Electrical transport in multiple gated quantum point contacts
指導教授:許世英許世英引用關係
指導教授(外文):Shih-Ying Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電子物理系所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:量子尖端接觸
外文關鍵詞:Quantum point contact
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:247
  • 評分評分:
  • 下載下載:19
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
我們利用了微影技術在GaAs/AlGaAs異質接面結構的樣品上製作不同幾何結構的金屬閘極,在低溫的環境中,得到一個介觀彈道傳輸的系統,藉由不同的金屬閘極結構,來研究介觀系統中的電性傳輸。
在單一對分離閘極結構中,我們在閘極上外加負偏壓,造成有效位障對二維電子氣形成窄通道結構,控制閘極偏壓的大小,可以改變窄通道的寬度,進而改變窄通道中被費米電子所佔據的次能帶數(n),觀察到類一維的量子化電導現象。串聯量子尖端接觸結構上,我們發現,隨著距離的改變,電子的傳輸特性也會改變,當兩對QPC距離很近時( μm),電子傳輸屬於絕熱傳輸特性,且在量子化電導上會額外出現共振結構;隨著兩者間距離漸拉大,電子傳輸特性漸偏向於歐姆傳輸,串聯的QPC可視為兩對獨立的QPC而不互相影響。除此之外,我們亦發現,當兩QPC距離近,且其中一對的n值限制在<1的地方,此時量子化電導便不存在。
量子抽運電流方面,我們使用雙層分離閘極結構來產生一個抽運系統:兩支指狀閘極跨在一對分離閘極上端;加一固定負偏壓固定分離閘極所形成的窄通道寬度,並在兩支指狀閘極上加一同頻且有一相位差的高頻AC訊號。藉由改變相位差,發現樣品可在無外加偏壓下自主地產生一抽運電流;量測上我們將此抽運電流轉換成電壓VDC。在抽運電流量測上,我們發現了VDC震盪跟相位差成正弦曲線的關係,隨著頻率越高,VDC震盪的幅度越大,若在無限制位能的情況下,即未形成類一維窄通道下,只是一些雜訊背景值( 10-7V),與相位差無關,證實我們在一維的窄通道系統中,確實可以藉由時變高頻位能場產生抽運電流。
中文摘要………………………………………………………………………………………..i
英文摘要……………………………………………………………………………………...iii
致謝…………………………………………………………………………………………….v
目錄……………………………………………………………………………………………vi
圖目錄………………………………………………………………………………………viii
表目錄………………………………………………………………………………………xv
第一章 緒論…………………………………………………………………………………1
第二章 二維電子氣系統&理論介紹…………………………………………………………4
2-1 二維電子氣系統介紹……………………………………………………………….4
2-2 實驗樣品的特徵值(μ、ns)…………………………………………………………5
2-3 量子化電導………………………………………………………………………….8
2-4 串聯形式的量子尖端接觸(QPC In series)…………………………………….…10
2-5 抽運電流(pumping current)……………………………………………………….14
2-5-1 古典抽運……………………………………………………………………14
2-5-2 量子抽運……………………………………………………………………16
I、開放系統(open system)…………………………………………………….17
II、封閉系統(close system)……………………………………………………18
(a)封閉系統…………………………………………………………….......19
(b)開放系統…………………………………………………………………23
第三章 元件製作…………………………………………………………………………….29
3-1元件製作流程………………………………...……………………………………..29
第一部份 光微影製作流程(photolithography)………………………………….29
第二部份:電子束微影製作技術(ebeam lithography)……………………………31
3-2微影技術(lithography)………………………………………………………….......37
I 光微影製程技術(photolithography)……………………………………………38
II電子束微影製程(E-Beam lithography process)………………………………41
3-3濕式蝕刻(wet etching)………………………………………………………………42
3-4熱蒸鍍技術(thermal evaporation)…………………………………………………...43
3-5 熱退火(annealing)…………………………………………………………………..45
3-6 低溫系統(cryostat system)………………………………………………………….46
3-7 實驗量測…………………………………………………………………………….48
3-7-1 歐姆接點檢測………………………………………………………………..48
3-7-2 漏電流檢測…………………………………………………………………49
3-7-3 電性量測…………………………………………………………………..50
(1)定電流源(AC constant current measurement)……………………….. 50
(2)定電壓源(AC constant voltage measurement)……………………… 51
(3)AC抽運電流量測(AC pumping current measurement)…………… 52
第四章 實驗結果分析與討論……………………………………………………………. 55
4-1 窄通道的量子化電導……………………………………………………………... 55
4-1-1 窄通道寬度跟平台數目的關係…………………………………………… 56
4-1-2 溫度對量子化電導平台的影響…………………………………………… 61
4-2 串聯量子尖端接觸(QPC in series)………………………………………………. 64
4-3 量子抽運電流(Quantum pumping)………………………………………………. 71
4-3-1 單一指狀閘極對二維電子氣的影響……………………………………… 71
4-3-2 量子抽運電流量測……………………………………………………….. 73
第五章 結論與展望………………………………………………………………………. 79
參考文獻………………………………………………………………………………....... 80
【1】 B. J. van Wees, H. van Houten, C. W. J. Beenakker, J. G. Williamson, L. P.
Kouwenhoven, D. van der Marel, and C. T. Foxon, Phys. Rev. Lett. 60, 848 (1988).
【2】 L. P. Kouwenhoven, B. J. van Wees et al, Phys. Rev. B 40, 8083(1989).
【3】 D. A. Wharam, L. P. Kouwenhoven, J. Phys. C 21, L887 (1988).
【4】 B. J. van Wees, L. P. Kouwenhoven et al, Phys. Rev. B 43, 12431(1991).
【5】 C. W. J. Beenakker, H. van Houten, Phys. Rev. B 39, 10445(1989).
【6】 D. J. Thouless, Phys. Rev. B 27, 6983(1983).
【7】 M. Switkes, C. M. Marcus, K. Campman, A. C. Gossard, Science 283, 1905(1999).
【8】 C.S. Tang and C.S. Chu, Physica B 292, 127(2000).
【9】 C.S. Tang and C.S. Chu, Phys. Rev. B 60, 1830(1999).
【10】 C.S. Tang and C.S. Chu, Phys. Rev. B 53, 4838(1996).
【11】 K. J. Thomas, J. T. Nicgolls, M. Y. Simmons, M. Pepper, D.R. Mace, and D.A. Ritchie, Phys. Rev. Lett. 77 ,135(1996).
【12】 C. T. Liang, M. Y. Simmons, C. G. Smith, G. H. Kim, D.A. Ritchie, and M. Pepper, Appl. Phys. Lett. 76, 1134(1999)
【13】 Electron transport in mesoscopic systems, S. Datta, (Cambridge University Press, Cambridge, 1995)
【14】 “The Quantum Hall Effects”, eds. by R. R. Rrange and S. M. Girvin (Springer, New York, 1987)
【15】 Y. Takagaki and D. K. Ferry, Phys. Rev. B 45, 13494(1992)
【16】 Prepare reported, M. Moskalets and M. Buttiker.
【17】 L. P. Kouwenhoven, A. T. Johnson, N. C. van der Vaart, and C. J. P. M. Harmans et
al, Phys. Rev. Lett. 67, 1626(1991).
【18】 F. Simmel, T. Heinzel, and D. A. Wharam, Europhys. Lett. 38, 123 (1997).
【19】 P. W. Brouwer, Phys. Rev. B, 58 R10 135(1998).
【20】 C.-T. Liang, M. Y. Simmons, C. G. Smith, G. H. Kim, D. A. Ritchie, and M. Pepper, Phys. Rev. B, 60 10687(1999).
【21】 S. M. Cronenwett et. al. Phys. Rev. Lett. 88 226805-1(2002).
【22】 C. T. Liang, M. Y. Simmons, C. G. Smith, D. A. Ritchie, and M. Pepper, Appl. Phys. Lett. 75, 2975(1999).
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 陳義勳(1991)。國小高年級學生自然科學中力學單元迷思概念之探討。臺北市立師範學院學報,第27期,83-104。
2. 許榮富、黃芳裕(1995)。當今科學概念發展研究賦予科學學習的新意義。科學教育月刊,178,2-13。
3. 許榮富、楊文金、洪振方(1990)。學習環的理論基礎及其內涵分析─物理概念教學理念的新構思。物理會刊,12(5),375-398。
4. 郭重吉(2001)。漫談建構主義在數理教學上的應用。建構與教學,16。
5. 簡淑真(1998)。建構論及其在幼兒教育上的應用。課程與教學季刊,1(3),61-80。
6. 郭重吉(1998)。從認知觀點探討自然科學的學習。教育學院學報,13,351-378。
7. 鍾聖校(1995)。對科學教育錯誤概念研究之省思。教育研究資訊,2(3),89-110。
8. 葉連祺(2000)。教師自編紙筆式測驗試題類型之探討。研習資訊,17(4)。台北:國立教育研究院。
9. 董正玲、郭重吉(1992)。利用晤談方式探究國小兒童運動與力概念的另有架構。科學教育,3,93-121。
10. 楊其安、郭重吉(1990)。利用臨床晤談探究國中學生對力學概念的另有架構。物理教育,1,14-18。
11. 郭重吉(1992)。從建構主義的觀點探討中小學數理教學的改進。科學發展月刊,20(5),548-570。
12. 郭重吉(1989)。從認知的觀點探討自然科學的學習。教育學院學報,13,352-378。
13. 洪木利(1998)。兒童科學概念成熟度之研究。物理教育,2-2,65-81。
14. 吳萬福(1990)。體育教學研究的意義與方法。國民體育季刊,19
15. 李勝雄(2002)。健康與體育領域能力指標之概念分析、轉化與教材發展。國教天地,149,3-12。