本文關(guān)鍵詞：量子點機電器件宏觀電荷穿梭模型的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著微納加工技術(shù)的快速發(fā)展，納機電系統(tǒng)(Nano Electromechanical System, NEMS)已成為微機電系統(tǒng)(Micro Electromechanical System, MEMS)進一步小型化的必然發(fā)展趨勢。NEMS不僅具有體積小、響應(yīng)快、效率高、功耗低等優(yōu)點，，而且還常常富含量子力學(xué)特性。因此，NEMS的制備、性質(zhì)和應(yīng)用已成為近年來廣受關(guān)注的一個研究領(lǐng)域。其中，基于量子點的納米機電器件是NEMS中最重要的一個新興研究方向。制備量子點納米機電器件對制備和定位量子點有很高的要求，其中又以精確制備量子點與周邊介質(zhì)之間高質(zhì)量的隧穿勢壘最為困難。目前國內(nèi)外已有的量子點納米機電器件研究中，基本都基于固支梁、懸臂梁、分子晶體管等器件結(jié)構(gòu)，尚不能很好地解決精確制備合適的隧穿勢壘的難題。 本論文在深入研究機電式單電子晶體管(Electromechanical Single Electron Transistor,EMSET)基本理論模型的基礎(chǔ)上，采用一種新型的懸浮式量子點機電器件結(jié)構(gòu)，它具有量子點與電極“直接接觸”的新型電荷傳遞方式，從而能很好地回避量子點與電極之間隧穿勢壘的精確制備問題。在這種新型器件結(jié)構(gòu)中，庫侖島擁有完全的機械自由度，運動范圍可擴大到源漏電極之間的全部區(qū)域，但已有的半經(jīng)典理論模型中庫侖島運動范圍遠小于源漏電極間距的理論前提將不再滿足。因此，本論文設(shè)計了對應(yīng)于懸浮式量子點機電器件結(jié)構(gòu)的宏觀電荷穿梭模型器件，并通過對模型器件的深入研究，修正了半經(jīng)典理論模型，為進一步研究納米級量子點機電器件提供了理論依據(jù)和實驗參考。 本論文首先分析了懸浮式量子點機電器件的工作原理，設(shè)計并實現(xiàn)了對應(yīng)的微米量級的宏觀電荷穿梭模型器件，并根據(jù)模型器件的工作特點搭建了測試電路。通過對實驗測量結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)了新結(jié)構(gòu)的宏觀電荷穿梭特性與已有半經(jīng)典理論模型的差異，并通過基于有限元分析的靜電場模擬給出了理論解釋；結(jié)合實驗測量結(jié)果，對已有的半經(jīng)典理論模型進行了修正，并確定了修正系數(shù)的取值范圍。在此基礎(chǔ)上，對設(shè)計的宏觀電荷穿梭模型器件(單球體振蕩器)進行了擴展，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于多球體振蕩器的新型真隨機信號發(fā)生器(Real Random Number Generator)。針對多球體振蕩器實時信號中同時存在的幅值隨機性和頻率隨機性，給出了兩種信號后處理方式，將多球體振蕩器的實時電信號轉(zhuǎn)換成01碼二進制隨機數(shù)。最后，利用Matlab程序?qū)y量的實時電信號進行了處理，驗證了方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：納機電系統(tǒng) 量子點機電器件 機電式單電子晶體管 半經(jīng)典理論模型 電荷穿梭 真隨機數(shù)發(fā)生器
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH-39;TN752
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 課題的研究背景與意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容和架構(gòu)17-18
• 第二章 電荷穿梭模型的理論及靜電場模擬研究18-32
• 2.1 半經(jīng)典理論模型18-20
• 2.1.1 半經(jīng)典理論模型介紹18-19
• 2.1.2 半經(jīng)典理論模型的優(yōu)勢與局限19-20
• 2.2 量子理論模型20-22
• 2.2.1 量子理論模型的介紹20-22
• 2.2.2 量子理論模型的優(yōu)勢與局限22
• 2.3 靜電場模擬研究22-31
• 2.3.1 模型的建立22-23
• 2.3.2 計算結(jié)果與分析23-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 單球體振蕩的器件模型研究32-48
• 3.1 單球體振蕩器的模型及原理32-35
• 3.1.1 忽略摩擦力的理論模型32-34
• 3.1.2 考慮摩擦力的理論模型34-35
• 3.2 單球體振蕩器的實現(xiàn)及測試電路35-39
• 3.2.1 器件結(jié)構(gòu)及實驗材料的選取35-37
• 3.2.2 測試電路37-39
• 3.3 測試結(jié)果與分析39-47
• 3.3.1 I-V 特性及其與球體尺寸、電極間距的關(guān)系39-40
• 3.3.2 動態(tài)電流與穿梭機制40-45
• 3.3.3 單個脈沖峰的分析45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于多球體振蕩器的真隨機數(shù)發(fā)生器48-55
• 4.1 多球體振蕩器的原理48
• 4.2 真隨機數(shù)發(fā)生器的實現(xiàn)48-52
• 4.2.1 多球體振蕩器的實現(xiàn)49-50
• 4.2.2 真隨機數(shù)發(fā)生器的信號后處理50-52
• 4.3 本章小結(jié)52-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 總結(jié)55
• 5.2 展望55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-62
• 附錄 1：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文62-63
• 附錄 2：多球體振蕩器電信號處理的 Matlab 程序代碼63-64

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 唐海濤;陳國華;;磁場誘導(dǎo)有序排列和自組裝的研究進展[J];材料導(dǎo)報;2006年02期

  本文關(guān)鍵詞：量子點機電器件宏觀電荷穿梭模型的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：315387