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具有共振隧穿效应的双势垒隧道结传感器

科技开发动态 2005年第5期 39-39页

作者：曾中明韩秀峰张谢群中国科学院物理研究所北京市海淀区中关村南三街8号100080

该发明专利公开了一种具有共振隧穿效应的双势垒隧道结传感器。该传感器包括：一个下部层(L1)，该下部层(L1)由铁磁性材料或半铁磁性材料制成；一个形成于所述下部层(L1)之上的第一隧道绝缘层(I1)；一个形成于所述第一隧道绝缘层(I1)之... 详细信息

该发明专利公开了一种具有共振隧穿效应的双势垒隧道结传感器。该传感器包括：一个下部层(L1)，该下部层(L1)由铁磁性材料或半铁磁性材料制成；一个形成于所述下部层(L1)之上的第一隧道绝缘层(I1)；一个形成于所述第一隧道绝缘层(I1)之上的中间层(L2)，该层由铁磁性材料或半金属磁性材料或非磁性金属材料或半导体材料制成；一个形成于中问层(L2)之上的第二隧道绝缘层(I2)；和一个形成于第二隧道绝缘层(I2)之上的上部层(L3)，该层由铁磁性层或半金属磁性层构成。

关键词：共振隧穿效应双势垒隧道结传感器铁磁性材料半导体材料

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共振隧穿微陀螺仪哥氏效应仿真及理论验证

中北大学学报（自然科学版） 2010年第1期31卷 81-87页

作者：李孟委汪圣稀杜康刘俊石云波中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

介绍了微机械陀螺和共振隧穿效应器件的工作原理,提出了基于共振隧穿效应的微机械陀螺仪结构.利用ANSYS软件仿真分析了输入角速度、角加速度及驱动速度对哥氏效应的影响.对微陀螺仪的检测结构进行了理论建模,详细分析了输入角速度、哥... 详细信息

介绍了微机械陀螺和共振隧穿效应器件的工作原理,提出了基于共振隧穿效应的微机械陀螺仪结构.利用ANSYS软件仿真分析了输入角速度、角加速度及驱动速度对哥氏效应的影响.对微陀螺仪的检测结构进行了理论建模,详细分析了输入角速度、哥氏力、检测梁正应力三者间的关系,并推导出检测梁正应力的理论计算关系式.经数据分析验证了计算结果与仿真结果是一致的,说明基于ANSYS软件的仿真分析方法是可行的,能够用于共振隧穿微陀螺仪的结构设计中.

关键词：哥氏效应 ANSYS仿真共振隧穿效应微陀螺仪

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多层纳米AlGaN薄膜制备及其场发射性能

物理学报 2016年第23期65卷 232-237页

作者：沈震陈程程王如志王波严辉北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 北京市产品质量监督检验院北京101300

本文采用激光脉冲沉积系统在SiC基底上制备了GaN/AlN/GaN多层纳米结构薄膜,探索了多层纳米薄膜量子结构增强场发射性能.X射线衍射和扫描电子显微镜结果表明,已成功制备出了界面清晰、结晶良好的GaN/AlN/GaN多层纳米薄膜.场发射测试结果... 详细信息

本文采用激光脉冲沉积系统在SiC基底上制备了GaN/AlN/GaN多层纳米结构薄膜,探索了多层纳米薄膜量子结构增强场发射性能.X射线衍射和扫描电子显微镜结果表明,已成功制备出了界面清晰、结晶良好的GaN/AlN/GaN多层纳米薄膜.场发射测试结果表明:多层纳米薄膜结构相对于GaN和AlN单层纳米薄膜,其场发射性能得到显著提升.其开启电场低至0.93V/μm,电流密度在5.5V/μm时已经能够达到30mA/cm^2.随后进一步分析了纳米结构增强场发射机理,电子在GaN/AlN/GaN多层纳米薄膜结构中的量子阱中积累使其表面势垒高度显著下降,并通过共振隧穿效应进一步提高电子的透过概率,从而使场发射性能极大提高.研究结果将为应用于高性能场发射器件的纳米薄膜材料的制备提供一种好的技术方案.

关键词：铝镓氮(AlGaN) 多层纳米薄膜量子结构增强场发射共振隧穿效应

量子限制受主远红外电致发光器件的制备与测量

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物理学报 2010年第4期59卷 2728-2733页

作者：刘静郑卫民宋迎新初宁宁李素梅丛伟艳山东大学威海分校空间科学与物理学院威海264209

采用分子束外延技术生长GaAs/AlAs三量子阱,并在中间的GaAs阱中δ-掺杂浅受主杂质Be原子,制作出量子限制受主远红外Teraherz原型电致发光器件.实验上测量得到4.5K时器件的电致发光谱(EL)和电传输特性(I-V曲线).在EL发射谱中清楚地观察到... 详细信息

采用分子束外延技术生长GaAs/AlAs三量子阱,并在中间的GaAs阱中δ-掺杂浅受主杂质Be原子,制作出量子限制受主远红外Teraherz原型电致发光器件.实验上测量得到4.5K时器件的电致发光谱(EL)和电传输特性(I-V曲线).在EL发射谱中清楚地观察到222cm-1处宽的尖峰,这来源于Be受主奇宇称激发态到其基态的辐射跃迁,而非辐射弛豫过程则使发射谱的信号很弱.另外在I-V曲线中0.72和1.86V的位置出现两个共振隧道贯穿现象,分别对应于中间δ-掺杂量子阱受主能级1s3/2(Γ6+Γ7)到左边非掺GaAs量子阱中HH带,及右边非掺杂GaAs量子阱中HH重空穴带到中间掺杂GaAs量子阱中Be受主杂质原子奇宇称激发态2p5/2(Γ6+Γ7)能级的共振隧穿.

关键词：量子限制效应电致发光共振隧穿效应 δ-掺杂GaAs/AlAs三量子阱

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一种新型力电耦合超晶格半导体结构研究

兵工学报 2007年第2期28卷 178-181页

作者：张斌珍李科杰张文栋薛晨阳北京理工大学机电工程学院北京100081 中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051

采用分子束外延方法在GaAs衬底(001)上生长了AlAs/GaAs双势垒超晶格薄膜结构,测试出超晶格薄膜在室温下随着外加压力变化下,其I-V特性曲线的漂移与外加压力成一定比例关系。为基于MEMS共振隧穿效应的力电耦合传感器的研究提供了一定的... 详细信息

采用分子束外延方法在GaAs衬底(001)上生长了AlAs/GaAs双势垒超晶格薄膜结构,测试出超晶格薄膜在室温下随着外加压力变化下,其I-V特性曲线的漂移与外加压力成一定比例关系。为基于MEMS共振隧穿效应的力电耦合传感器的研究提供了一定的基础。

关键词：半导体技术力电耦合共振隧穿效应超晶格薄膜

量子限制杂质远红外发光器的研制及相关理论计算

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量子限制杂质远红外发光器的研制及相关理论计算

作者：刘静山东大学

学位级别：硕士

量子限制杂质远红外发光器是种全新的器件,它可以发射波长在太赫兹区域,是目前远红外发光材料和器件研究的一个热点。本文围绕远红外发光器这一主题,以对太赫兹发光器的理论研究为切入点,开展了对太赫兹发光器材料的选择、器件制备以及... 详细信息

量子限制杂质远红外发光器是种全新的器件,它可以发射波长在太赫兹区域,是目前远红外发光材料和器件研究的一个热点。本文围绕远红外发光器这一主题,以对太赫兹发光器的理论研究为切入点,开展了对太赫兹发光器材料的选择、器件制备以及特性分析的研究。本文首先介绍了基于量子点的远红外发光器件的研究背景,延伸出太赫兹频率的广泛应用及其辐射和探测技术,然后回顾半导体量子点的研究进展及存在的问题,从而引入本论文的工作---太赫兹远红外发光器件,给出了远红外发光器件制备的基本原理和采用的外延生长方法。基本原理是在量子限制效应下的杂质原子可以作为单电子量子点,可以发射太赫兹频率,用于制作远红外发光器件。我们是采用通过生长半导体超品格常用的分子束外延方法（MBE）制备了半导体低维GaAs/AlAs量子阱系统,并在GaAs量子阱中delta-掺杂受主Be原子制成我们所需要的样品结构,然后利用此样品通过半导体工艺制备出δ-掺杂GaAs/AlAs多量子阱远红外发光器件。测量了器件的一些电学参数和光学参数,加以解释,从而对提高器件的发光效率提供依据,并进行了相关的理论计算。利用分子束外延方法在半绝缘（100）GaAs衬底生长GaAs/AlAs三量子阱,阱宽10nm,垒宽5nm,在生长过程中对中间量子阱delta注入受主Be原子,掺杂浓度为5×1010 cm-2,其他两阱未作掺杂,制成样品结构。利用此样品通过分割、脱脂、刻蚀、电极接触金属化等工艺过程制作出δ-掺杂GaAs/AlAs多量子阱电注入远红外Teraherz原型发光器件。这种器件为利用量子限制杂质原子态之间的跃迁来研发固态太赫兹激光器系统提供了一定的可能性,优点是：通过MBE技术可以精确控制生长;能级结构具有可调性以及量子点所具有的一般物理性质。实验上测量得到4.5K下器件的电致发光谱（EL）和电传输特性（I-V曲线）,这为进一步改善器件的发光性能、提高发光效率提供了理论依据。在外加偏压V=***下EL发射谱中清楚地观察到在222cm-1处宽的尖峰,这是来源于铍受主奇宇称激发态到它的基态的辐射跃迁,而非辐射弛豫过程则使发射谱的信号很弱,这是我们今后需要改进的方面。另外在4.5K下的I-V曲线中0.72伏和1.86伏的位置出现两个共振隧道贯穿现象,分别对应于中间delta-掺杂量子阱受主能级1S3/2（Γ6+Γ7）到左边非掺杂GaAs量子阱中HH带及右边非掺杂GaAs量子阱中HH重空穴带到中间掺杂GaAs量子阱中铍受主杂质原子奇宇称激发态2p5/2（Γ6+Γ7）能级的共振隧穿。理论上研究了量子限制效应对限制在GaAs/AlAs多量子阱中受主对重空穴束缚能的影响,应用量子力学中的变分原理,数值计算了受主对重空穴束缚能随量子阱宽度的变化关系,以及变分参数随量子阱宽度的变化曲线,所取的量子阱宽度从3nm到30nm的范围,与实验值相比较发现理论计算和实验结果符合的较好。

关键词：量子限制效应 δ-掺杂 GaAs/AlAs三量子阱电致发光共振隧穿效应

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周期与非周期性一维声子晶体能带特性研究

周期与非周期性一维声子晶体能带特性研究

作者：徐永刚陕西师范大学

学位级别：硕士

声子晶体是近几十年发展起来的一支新颖的研究领域,其发展仍主要处于基本理论阶段。根据现在已有的研究成果,主要是从声波在声子晶体中的传播的基本波动方程出发,研究声波在声子晶体中的振动特性,从而得出声波在其中传播的能带基本特性... 详细信息

声子晶体是近几十年发展起来的一支新颖的研究领域,其发展仍主要处于基本理论阶段。根据现在已有的研究成果,主要是从声波在声子晶体中的传播的基本波动方程出发,研究声波在声子晶体中的振动特性,从而得出声波在其中传播的能带基本特性。本文基于转移矩阵法和固体物理中的局域振动模式理论,讨论了利用由树脂玻璃和水腔交替构成的声子晶体制备具有分子能态特点的宏观器件的方法;研究了水层宽度梯度变化时声子晶体中的Wannier-Stark阶梯和Bloch振荡。利用两个相同声子晶体构成的腔长可变声波谐振腔,探究了声学声波在声子晶体中的导带和禁带交界处传播的动态变化规律。经过理论分析和实验验证表明,在能量禁带边界处透射声波频率谱的分布是随着构成声子晶体的谐振腔腔长的增加表现出周期性振荡变化规律,并且在能量禁带边界部分处声学波的遂穿过程比较容易实现。然后研究了透射声学波在由两个相同的一维声学声子晶体构成的可调谐振腔中共振隧穿效应,这个动态物理过程类似于量子物理中的共振隧穿效应。通过调制声学声子晶体中的腔长度,结果显示出在声子晶体边缘处声波的动力学演化过程。实验结果表明,随着共振腔长的增加,透射声波周期性朝着禁带区域移动。研究结果表明用宏观尺寸材料制备的声子晶体会表现出类似于微观的物理效应,这对于利用宏观尺寸的材料制备更为实际的声子晶体器件具有重要的科学意义。最后,理论上研究推导了具有缺陷层的超晶格中的局域振动模式,得到了这个局域模式的本征频率和其对应的衰减因子的具体表达式,表明了这些量如何由超晶格的构成层和缺陷层的宽度来决定的。这对于系统性地理解超晶格中的局域声学声子很有利用价值。本文主要内容由如下五个部分构成：第一部分,主要通过基本理论建立基本的概念,从而对能带的产生和波包的形成的基本现象的物理机理进行详细的阐述。第二部分,重点讲述声子晶体中的共振隧穿效应,结果表明通过调制声子晶体中的腔长尺寸,出现透射声波波峰周期性的朝着禁带区域移动物理现象。第三部分讲述一维非周期性声子晶体的动力学过程,结果表明宏观物理器件会表现出微观物理效应。第四部分讲述声波在声子晶体的腔中衰减的局域模式的本征频率及其对应的衰减因子的表达式,这对于系统综合地认识声子超晶格中局域声学声子具有很好的帮助。第五部分讨论未来的工作和声子晶体在不同的领域构成的声学器件的实际的可能应用。

关键词：共振隧穿效应 Wannier-Stark阶梯 Bloch振荡能量耦合本征频率

用于自旋晶体管的双势垒磁性隧道结及其磁电性质

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用于自旋晶体管的双势垒磁性隧道结及其磁电性质

双势垒磁性隧道结的磁电阻效应及其在自旋晶体管器件中的应用

2004年中国材料研讨会

作者：曾中明韩秀峰詹文山中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室

利用磁控溅射方法沉积双势垒磁性隧道结多层膜,其中Al-O势垒层由等离子体氧化1 nm厚的金属铝膜方式制备,然后采用紫外曝光和Ar离子刻蚀技术、微加工制备出长短轴分别为6 μm和3μm大小的椭圆形双势垒磁性隧道结（DBMTJ）,并在室温和低... 详细信息

利用磁控溅射方法沉积双势垒磁性隧道结多层膜,其中Al-O势垒层由等离子体氧化1 nm厚的金属铝膜方式制备,然后采用紫外曝光和Ar离子刻蚀技术、微加工制备出长短轴分别为6 μm和3μm大小的椭圆形双势垒磁性隧道结（DBMTJ）,并在室温和低温下对其自旋电子输运特性进行了研究。双势垒磁性隧道结的隧穿磁电阻（TMR）比值在室温下和10 K时分别达到29.4%和41.9%,结电阻（R8）分别为12.7 kΩ·μm2和14.2 kΩ·μm2,并在实验中观察到平行状态下存在低电阻态及共振隧穿效应,反平行状态下呈现高电阻态以及磁电阻随外加直流偏压（电流）的增加而振荡的现象。由此,我们设计了一种基于这种双势垒磁性隧道结隧穿特性的自旋晶体管。

关键词：双势垒磁性隧道结(DBMTJ) 隧穿磁电阻(TMR) 共振隧穿效应自旋晶体管

来源： cnki会议评论

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双势垒磁性隧道结的磁电阻效应及其在自旋晶体管器件中的应用