ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЛЯ ДВУХ СИСТЕМ КВАНТОВЫХ ВОЛНОВОДОВ С ПРИСОЕДИНЕННЫМИ КВАНТОВЫМИ РЕЗОНАТОРАМИ

Рассмотрены две двухмерные квантовые системы, каждая из которых состоит из волновода, соединенного через узкие отверстия с прикрепленным к нему резонатором. Характеристики систем исследованы через решение задачи рассеяния. Для этой цели использована модель точечных отверстий, в которой конечный радиус отверстия заменяется бесконечно малым. В рамках предложенной модели при помощи теории самосопряженных расширений симметрических операторов для обеих систем найдены решения в явном виде и построены коэффициенты прохождения. Полученные коэффициенты использованы для построения вольт-амперных характеристик систем. Показано, что полученные зависимости имеют участки нелинейности ступенчатого вида, исчезающие с повышением температуры или увеличением размеров систем. Рассчитаны значения параметров, при которых эффект все еще является наблюдаемым. Полученные результаты могут быть полезны при разработке наноэлектронных устройств типа наноэлектронного транзистора, действие которого основано на управлении сопротивлением в волноводе.

1. Doyle B., Arghavani R., Barlage D., Datta S., Doczy M., Kavalieros J., Murty A., Chau R. Transistor elements for 30 nm physical gate length and beyond // Intel Technology Journal. 2002. V. 6. N. 2. P. 42–54.
2. Bryllert T., Wernersson L.-E., Loewgren T., Samuelson L. Vertical wrap-gated nanowire transistors // Nano-technology. 2006. V. 17. N. 11. P. S227–S230. doi: 10.1088/0957-4484/17/11/S01
3. Yeo K.H. Gate-All-Around (GAA) Twin Silicon Nanowire MOSFET (TSNWFET) with 15 nm length gate and 4 nm radius nanowire // Tech. Dig.-Int. Electron Devices Meet. 2006. P. 539–550.
4. Cho K.H., Yeo K.H., Yeoh Y.Y., Suk S.D., Li M., Lee J.M., Kim M.-S., Kim D.-W., Park D., Hong B.H., Jung Y.C., Hwang S.W. Experimental evidence of ballistic transport in cylindrical gate-all-around twin silicon nanowire metal-oxide-semiconductor field-effect transistors // Applied Physics Letters. 2008. V. 92. N 5. Art. 052102. doi: 10.1063/1.2840187
5. Wieck A.D., Ploog K. In-plane-gated quantum wire transistor fabricated with directly written focused ion beams // Applied Physics Letters. 1990. V. 56. N 10. P. 928–930. doi: 10.1063/1.102628
6. Gores J., Goldhaber-Gordon D., Heemeyer S., Kastner M.A., Shtrikman H., Mahalu D., Meirav U. Fano res-onances in electronic transport through a single-electron transistor // Physical Review B. 2000. V. 62. N 3. P. 2188–2194.
7. Bjork M.T., Ohlsson B.J., Thelander C., Persson A.I., Deppert K., Wallenberg L.R., Samuelson L. Nanowire resonant tunneling diodes // Applied Physics Letters. 2002. V. 81. N 23. P. 4458–4460. doi: 10.1063/1.1527995
8. Wensorra J., Indlekofer K.M., Lepsa M.I., Forster A., Luth H. Resonant tunneling in nanocolumns improved by quantum collimation // Nano Letters. 2005. V. 5. N 12. P. 2470–2475. doi: 10.1021/nl051781a
9. Vasileska D., Mamaluy D., Khan H.R., Ravela K., Goodnick S.M. Semiconductor device modeling // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. 2008. V. 5. N 6. P. 999–1030.
10. Datta S. Electronic Transport in Mesoscopic Systems. Cambridge, Cambridge University Press, 1995. 394 p.
11. Adamyan V., Pavlov B., Yafyasov A. Modified Krein formula and analytic perturbation procedure for scat-tering on arbitrary junction // Modern analysis and applications. The Mark Krein Centenary Conference. Ba-sel, 2009. V. 1. P. 3–26.
12. Г.Б.Лесовик, И.А.Садовский. Описание квантового электронного транспорта с помощью матриц рас-сеяния // УФН. 2011. Т. 181. № 10. С. 1041–1096.
13. Wulf U., Krahlisch M., Kučera J., Richter H., Höntschel J. A quantitative model for quantum transport in nano-transistors // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2013. V. 4. N 6. P. 800–809.
14. Гаврилов М.И., Попов И.Ю. Расчет коэффициентов прохождения и отражения в системе связанных квантовых волноводов // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2010. № 5. С. 43–48.
15. Martin G., Yafyasov A.M., Pavlov B.S. Resonance one-body scattering on a junction // Nanosystems: Phys-ics, Chemistry, Mathematics. 2010. V. 1. N 1. P. 108–147.
16. Popov I.Yu., Popova S.L. Zero-width slit model and resonances in mesoscopic systems // Europhysics Let-ters. 1993. V. 24. N 5. P. 373–377. doi: 10.1209/0295-5075/24/5/009
17. Popov I.Yu., Popova S.L. The extension theory and resonances for a quantum waveguide // Physics Letters A. 1993. V. 173. N 6. P. 484–488. doi: 10.1016/0375-9601(93)90162-S
18. Popov I.Yu. The resonator with narrow slit and the model based on the operator extensions theory // Journal of Mathematical Physics. 1992. V. 33. N 11. P. 3794–3801.
19. Popov I.Yu. The extension theory, domain with semitransparent surface and the model of quantum dot // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1996. V. 452. N 1950. P. 1505–1515.
20. Sols F. Scattering, dissipation, and transport in mesoscopic systems // Annals of Physics. 1992. V. 214. N 2. P. 386–438. doi: 10.1016/S0003-4916(05)80005-3
21. Sivan U., Imry Y., Hartzstein C. Aharonov-Bohm and quantum Hall effects in singly connected quantum dots // Physical Review B. 1989. V. 39. N 2. P. 1242–1250. doi: 10.1103/PhysRevB.39.1242
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License