Моделирование фильтрации холодных электронов в туннельных наноструктурах с металлической квантовой точкой

В. Н. Ермаков, Е. А. Понежа

Институт теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова НАН Украины, ул. Метрологическая, 14б, 03143 Киев, Украина

Получена: 02.09.2020. Скачать: PDF

Предложена микроскопическая модель подавления температурного распределения электронов в резонансных туннельных структурах с нелинейностью, обусловленной электрон-фононным взаимодействием в предположении наличия вырожденных уровней в квантовой яме. Электрон-фононное взаимодействие снимает вырождение и приводит к эффективному притяжению с понижением энергетического уровня. Мы отмечаем проявление в этой модели эффекта Фано, связанного с многоканальным туннелированием. В качестве примера рассмотрен эффект подавления теплового разброса электронов в нанотранзисторе с металлической квантовой точкой. Выявлено довольно значительное (порядка 200 К) нагревание квантовой точки, вызванное прохождением тока через нанотранзистор. Несмотря на нагревание, эффект фильтрации холодных электронов отчетливо наблюдается. Теория и эксперимент находятся в хорошем согласии.

Ключевые слова: резонансное туннелирование, квантовая точка, электрон-фононное взаимодействие, вырожденные уровни, фильтрация теплового разброса электронов.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i11/1467.html

PACS: 71.70.-d, 73.21.La, 73.23.Hk, 73.40.Gk


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. A. M. Ionescu and H. Riel, Nature, 479: 329 (2011). Crossref
  2. A. C. Seabaugh and Q. Zhang, Proc. IEEE, 98: 2095 (2011). Crossref
  3. S. Lee, Y. Lee, E. B. Song, and T. Hiramoto, Nano Lett., 66: 71-7 (2014). Crossref
  4. Z. A.K. Durrani, M. E. Jones, Ch. Wang, D. Liu, and J. Griffiths, Nanotechnology, 28: 125208-11 (2017). Crossref
  5. P. Bhadrachalam, R. Subramanian, V. Ray, L.-Ch. Ma, W. Wang, J. Kim, K. Cho, and S. J. Koh, Nature Communications, 5: Article No. 4745: (2014). Crossref
  6. T. Fujisawa, T. H. Oosterkamp, W. G. van der Wiel, B. W. Broer, R. Aguado, S. Tarucha, and L. P. Kouwenhoven, Science, 282, Iss. 5390: 932 (1998). Crossref
  7. V. N. Ermakov and E. A. Ponezha, Low Temp. Phys., 45: 938 (2019). Crossref
  8. V. N. Ermakov and E. A. Ponezha, Low Temp. Phys., 23: 314 (1997). Crossref
  9. V. N. Ermakov and E. A. Ponezha, J. Phys.: Condens. Matter., 10: 2993 (1998). Crossref
  10. V. N. Ermakov, Physica E, 8, Iss. 1: 99 (2000). Crossref
  11. A. S. Alexandrov, A. M. Bratkovsky, and R. S. Williams, Phys. Rev. B, 67: 075301 (2003). Crossref
  12. A. S. Alexandrov and A. M. Bratkovsky, Phys. Rev. B, 67: 235312 (2003). Crossref
  13. V. N. Ermakov, S. P. Kruchinin, H. Hori, and A. Fujiwara, Int. J. Modern Physics B, 21, No. 11: 1827 (2007). Crossref
  14. A. S. Davydov and V. N. Ermakov, Physica D, 28, Iss. 1–2: 168 (1987). Crossref
  15. J. Gӧres, D. Goldhaber-Gordon, and S. Heemeyer, M. A. Kastner, H. Shtrikman, D. Mahalu, and U. Meirav, Phys. Rev. B, 62: 2188 (2000). Crossref
  16. A. E. Miroshnichenko, S. Flach, and Yu. S. Kivshar, Rev. Mod. Phys., 82: 2257 (2010). Crossref