26 | 09 | 2020
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 4024
Просмотры материалов : 11558233

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Mail.Ru]
Сейчас на сайте:
  • 8 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Последние новости
Квантовые приборы PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
28.06.2012 17:29

Квантовые приборы

Нам нужна ваша помощь! Эта страница требует корректуры - Если вы заметите какие-либо ошибки, пожалуйста, напишите на наш форум

Большинство интегральных схем являются цифровыми, основанные на МОП (CMOS) транзисторов. Каждые несколько лет, начиная с конца 1960-х годов геометрии термоусадочной состоялась, увеличивая плотность схемы, схемы больше при меньших затратах в том же пространстве. На момент написания статьи (2006), ворота МОП-транзистор длиной 65 нм на передовые производства, с 45-нм ожидается в течение года. На 65-нм токи утечки становятся очевидными. На 45-нм, героические нововведения были необходимы, чтобы минимизировать эту утечку. В конце усадки в МОП-транзисторов ожидается на уровне 20 - 30 нм. Хотя некоторые считают, что 1 - 2 нм, это предел. Фотолитографии или другие литографии, будет продолжать улучшаться, обеспечивая все меньше геометрии. Тем не менее, обычный МОП-транзисторов не ожидается, будет использоваться в этих небольших геометрии ниже 20 - 30 нм.

Улучшенная фотолитографии должны быть применены к другим, чем обычные транзисторы, размеры (до 20 лет - до 30 нм). Objectional утечки МОП токи из-за квантово-механические эффекты, туннелирования электронов через ворота азота и узкий канал. Таким образом, квантово-механические эффекты являются препятствием для все меньше обычных МОП-транзисторов. Путь к все меньше устройств включает в себя уникальную геометрию активных устройств, которые делают практическое применение принципов квантовой механики. Как физическая геометрия становится очень малой, электроны можно рассматривать как квантовый механический эквивалент: волны. Устройства с использованием квантово-механические принципы включают в себя: резонансного туннелирования диоды, транзисторы квантового туннелирования, металл диоды изолятор металла, и квантовая точка транзисторов.

Квантового туннелирования: это прохождение электронов через изоляционный барьер, мала по сравнению с де Бройля (здесь) длина волны электрона. Если "электронный волна» велики по сравнению с барьером, есть вероятность того, что волна появляется по обе стороны барьера.

Классический вид электронных преодоление барьера, или нет. Квантовый механический подход позволяет электронным пробиться через барьер. Вероятность (зеленый), связанные с толщины барьера. После того, как рисунок 1 [PHA]

В классической физике электрон должен обладать достаточной энергией, чтобы преодолеть барьер. В противном случае, он отступает от барьера. (Рис. выше ) Квантовая механика позволяет вероятность электронного быть по другую сторону барьера. Если рассматривается как волна, электрон может выглядеть довольно большой по сравнению с толщиной барьера. Даже тогда, когда рассматривается как волна, есть только небольшая вероятность того, что он будет найден другой стороны толстой барьер. Смотрите зеленой части кривой, рисунок выше . Рубки ухода барьер увеличивает вероятность того, что электрон находится по другую сторону барьера. [PHA]

Туннельного диода: неквалифицированные туннельного диода термин относится к диод Есаки туннеля, один из первых устройств квантовой. Обратном направлении диод является истощение региона, изоляционные области, между проводящими анодом и катодом. Это истощение региона только тонкий по сравнению с длиной волны электрона, когда сильно легированных-1000 раз допинг-диода выпрямителя. При правильном смещения, квантовое туннелирование возможно. Смотрите CH 3 подробнее.

RTD, туннельно-резонансного диода: Это квантовое устройство не следует путать с диодом Есаки туннель, CH 3 , обычный сильнолегированных биполярного полупроводника. Электроны туннель через два барьера, разделенных также в проточной истока к стоку в туннельно-резонансного диода. Туннелирование также известен как квантово-механического туннелирования. Поток электронов контролируется диод смещения. Это соответствует уровням энергии электронов в источнике квантованного уровня в яме так, что электроны могут пробиться через барьеры. Уровень энергии в яме квантуется так и мало. Когда уровни энергии равны, возникает резонанс, позволяющий потока электронов через барьеры, как показано на рисунке ниже (б). Нет предвзятости или слишком много предвзятости, на рисунках ниже (а) и (с), соответственно, дает энергию несоответствие между источником и хорошо, а не теплопроводности.

Резонансный туннельный диод (RTD): (а) Нет уровня предвзятости, источник энергии и также не совпадают, не проводимости. (Б) малые смещения вызывает соответствующих энергетических уровней (резонанс); проведение результаты. (С) дальнейшее смещение не соответствует энергетическим уровням, снижение проводимости.

Как смещение увеличивается с нуля через RTD, ток увеличивается, а затем уменьшается, что соответствует, вкл и выкл государств. Это делает упрощение обычных схемах транзисторов возможно, заменив пару RTD для двух транзисторов. Например, два назад к спине RTD и транзисторе форма ячейки памяти с использованием меньшего числа компонентов, меньше площади и мощности по сравнению с обычной схемой. Потенциал применения RTD является сокращение количества компонентов, площади и рассеиваемой мощности обычных схемах транзисторов заменой некоторых, хотя и не все транзисторы. [ГЭП] РДТ было показано, что колебания до 712 ГГц. [ERB]

Двойной слой туннельный транзистор: Deltt, иначе известный как двойной слой туннельный транзистор построен из пары проводящих скважин, разделенных изолятором или высоко полупроводниковой щели. (Рис. ниже ) Скважин настолько тонкие, что электроны удерживаются в двух измерениях. Они известны как квантовые ямы. Пара этих квантовых ям изолированы тонкой GaAlAs, высокая запрещенной зоны (не легко вести) слоя. Электроны могут туннель через изолирующий слой, если электронов в двух квантовых ям, имеют те же импульса и энергии. Скважин настолько тонкие, что электрон можно рассматривать как волновой квантовомеханической дуализма частиц и волн. Верхняя и нижняя дополнительные ворота контроль может быть отрегулирована для выравнивания уровней энергии (резонансный) электронов проводимости, чтобы от истока к стоку. Рисунок ниже , барьер схеме красной полосы показывают неравное энергетических уровней в скважинах, "вне государства" состоянии. Правильное смещение ворот выравнивает уровни энергии электронов в скважинах, «на государство» состоянии. Бары бы на том же уровне на диаграмме энергетических уровней.

Двойной слой туннельный транзистор (Deltt) состоит из двух электронов содержащие ям, разделенных непроводящей барьер. Ворота напряжение может быть отрегулировано таким образом, что энергия и импульс электронов в скважинах равны, которая позволяет электронам туннель через непроводящий барьер. (Энергетические уровни показаны в неравных барьер диаграмме).

Если смещения затвора увеличена за который требуется для туннелирования, энергетические уровни в квантовых ямах больше не совпадают, туннелирование запрещено, истока к стоку ток уменьшается. Подводя итог, увеличение смещения затвора от нуля приводит включена, выключена, от условий. Это позволяет паре Deltt к быть уложены в виде CMOS комплементарную пару, хотя, разные р-и п-транзистора не требуется. Напряжение питания составляет около 100 мВ. Экспериментальные Deltt в были произведены, которые работают у 4,2 К, 77 К, и 0 ° C. Версии при комнатной температуре не ожидается. [ГЭП] [IGB] [PFS]

MIIM диод: металл-диэлектрик-диэлектрик-металл (MIIM) диод квантового туннелирования устройства, а не на основе полупроводников. См. "MIIM диод раздел" Рисунок ниже . Диэлектрических слоев должна быть мала по сравнению с де Бройля (здесь) длина волны электрона, для квантового туннелирования возможным. Для диода действие, должно быть предпочтительным туннельный направлении, в результате резкого поворота в диоде характеристика. Диод MIIM имеет более острый форвардной кривой, чем металл металлический изолятор (MIM) диодов, здесь не рассматривается.

Металл изолятор изолятор металла (MIIM) диод: Сечение диода. Энергия уровней не предвзятость, прямого смещения, и обратного смещения. После того, как рисунок 1 [PHI] .

Энергетические уровни М1 и М2 равны "никакой предвзятости" Рисунок выше . Тем не менее, (тепловой) электроны не могут течь из-за высокой I1 и I2 барьеров. Электроны в металле М2 имеют более высокий уровень энергии в "обратном смещении" Рисунок выше , но все еще ​​не может преодолеть барьер изолятор. В "прямом смещении" Рисунок выше увеличивается, квантовой яме, область, в которой электроны могут существовать, образуется между изоляторами. Электроны могут проходить через изолятор I1, если М1 bised на том же уровне энергии квантовой ямы. Простое объяснение в том, что расстояние через изоляторы короче. Больше объяснений является то, что смещение увеличивается, вероятность того, что волны электрона перекрытия от M1 до квантовой ямы увеличивается. Для более подробного пояснения см. Phiar корпорации [PHI]

MIIM устройства работают на более высоких частотах (3,7 ТГц), чем СВЧ транзисторов. [RCJ3] добавление третьего электрода MIIM диод создает транзистор.

Квантовая точка транзистора: изолированные провода может взять на себя заряд, измеряемый в кулонах для крупных объектов. Для нано-изолированных проводников известно как квантовая точка, заряд измеряется в электронах. Квантовая точка 1 - 3 нм может взять на себя дополнительные заряд одного электрона. Это лежит в основе транзистора КТ, также известный как один транзистор электрона.

Квантовая точка помещается поверх тонкого диэлектрика на электронный богатый источник известен как одно поле электрона. (Рисунок ниже (а)) энергия, необходимая для перевода электрона связано с размером точки и число электронов, уже на точку.

Электрода затвора над квантовой точки можно регулировать уровень энергии точки, так что квантово-механического туннелирования электронов (как волны) от источника через изолятор возможно. (Рисунок ниже (б)) Таким образом, один электрон может туннель точка.

() Одно поле электрона, изолированных квантовых точек отделен от источника электронов на изолятор. (Б) положительный заряд на ворота поляризует квантовых точек, туннелирование электронов от источника до точки. (С) квантовых транзисторов: канал заменяется КТ окружении туннельного барьера.

Если квантовая точка окружена туннельного барьера и встроенный между источником и стоком транзистора обычные, как показано на рисунке выше (с), заряд на точку может модулировать поток электронов от истока к стоку. По мере увеличения напряжения на затворе, истока к стоку ток возрастает до точки. Дальнейшее увеличение напряжения на затворе уменьшается ток стока. Это похоже на поведение RTD и Deltt резонансных устройств. Только один тип транзистора, необходимых для создания дополнительных ворот логики. [ГЭП]

Одноместный транзистор электрона: Если пара проводников, сверхпроводников, полупроводников или разделены парой туннельными барьерами (изолятор), окружающих маленький островок проводящие, как квантовая точка, поток одного заряда (куперовских пар в сверхпроводниках) можно управлять с помощью ворота. Это один транзистор электрон как показано на рисунке выше (с). Увеличение положительного заряда на ворота, позволяет электрону тоннель на остров. Если она достаточно мала, малой емкости может привести точку потенциал существенно возрастет в связи с одним электроном. Нет больше электронов может проложить туннель на остров из-за заряд электрона. Это известно в кулоновской блокады. Туннелирования электронов, на остров, может проложить туннель в канализацию.

Одноместный транзисторов электронного работать на близких к абсолютному нулю. Исключение составляет графена одного транзистора электронов, имеющих графена острова. Они все экспериментальные устройства.

Графен транзистор: графит, аллотроп углерода, не имеет жесткой блокировкой кристаллической структуры алмаза. Тем не менее, он имеет кристаллическую структуру, толщиной в один атом, так называемый двумерный структуры. Графит трехмерного кристалла. Тем не менее, он расщепляет на тонкие листы. Экспериментаторы, принимая это до крайности, производят микронных размеров пятна тонкие, как один атом известный как графен. (Рисунок ниже (а)) Эти мембраны обладают уникальными электронными свойствами. Высокой проводимостью, проводимость либо электронов или дырок, без допинга любого рода. [AKG]

Графен листы могут быть разрезаны на транзисторных структур на литографических методов. Транзисторы имеют некоторое сходство с MOSFET. Ворота емкостной связью в графене канал контролирует проводимость.

Как кремниевые транзисторы масштабах меньших размеров, утечки растет вместе с рассеиваемой мощности. И они становятся все меньше каждые пару лет. Графен транзисторов рассеивать мало энергии. И, они переключаются на высоких скоростях. Графен может заменить кремний когда-нибудь.

Графен может быть изготовлена ​​в виде небольших устройств, как шестьдесят атомов в ширину. Графен квантовых точек в этом небольшом транзистор служит одним электроном транзисторов. Предыдущая одного транзистора электронного сделана из любой сверхпроводников или обычных полупроводниках работать вблизи абсолютного нуля. Графен транзисторов одного электрона однозначно функционировать при комнатной температуре. [JWA]

Графен транзисторов лабораторных курьезов в это время. Если они пойдут в производство два десятилетия спустя, графен пластины должны быть произведены. На первом этапе, производство графена химического осаждения паров (CVD) была выполнена на экспериментальном уровне. Хотя, нет пластин доступны на сегодняшний день.

(А) Графен: один лист графита аллотроп углерода. Атомы расположены в гексагональную структуру с углерода на каждом перекрестке. (Б) углеродных нанотрубок: свернутый лист графена.

Транзисторов из углеродных нанотрубок: Если 2-D лист графена проката, полученного 1-D ​​структура известна как углеродные нанотрубки. (Рис. выше (б)) причина относиться к ней как 1-мерный является то, что высокой проводимостью. Электроны проходят углеродные нанотрубки без рассеяния на кристаллической решетке. Сопротивление в нормальных металлах обусловлен рассеянием электронов на металлическую кристаллическую решетку. Если электроны избежать этого рассеяния, проводимости называется по баллистическим транспортом. Оба металлических (действующий) и полупроводниковых углеродных нанотрубок были получены. [MBR]

Полевые транзисторы могут быть изготовлена ​​из углеродных нанотрубок путем сдачи на хранение истоком и стоком контакты на концах, и емкостной связи ворота нанотрубки между контактами. Оба р-и п-транзисторы были сфабрикованы. Почему интерес к углеродной нанотрубки транзисторов? Нанотрубки полупроводников Меньше, быстрее, меньше энергии по сравнению с кремниевыми транзисторами. [PNG]

Спинтроника: обычные полупроводники контролировать поток заряда электронов, ток. Цифровой государств представлены "на" или "выключено" тока. Как полупроводников становится более плотным с переходом на меньшую геометрию, власть, которая должна быть рассеивается в виде тепла увеличивается до такой степени, что трудно удалить. Электроны обладают свойствами, кроме заряда, таких как спина. Предварительное объяснение спина электрона вращения распределенного заряда электрона вокруг оси вращения, аналогичные суточного вращения Земли. Петли текущего созданные движения заряда, образуют магнитное поле. Тем не менее, электрон больше похож на точечный заряд, чем распределение заряда, Таким образом, вращающаяся распределенных аналогии заряда не является правильное объяснение спина. Спин электрона может иметь одно из двух состояний: вверх или вниз, которые могут представлять цифровые государств. Точнее спином (м ы) квантовое число может быть ± 1/2 угловой момент (л) квантовое число. [ДВР]

Управление спин электрона, а заряд поток значительно снижает рассеивание мощности и увеличивает скорость переключения. Спинтроника, акроним для спинового транспорта электроники, практически не применяется в связи с трудностью получения, контроля и зондирования спин электрона. Тем не менее, высокая плотность, энергонезависимая память на магнитных спинов находится в производстве с использованием модифицированной процессов полупроводника. Это связано с спинового клапана магнитную головку для чтения, используемых в компьютере жесткий диск диски, не упомянутые здесь дальше.

Простой магнитного туннельного перехода (MTJ) показан на рисунке ниже (а), состоящий из пары ферромагнитных, сильные магнитные свойства, такие как железо (Fe), слоев, разделенных тонким диэлектриком. Электроны могут туннель через достаточно тонкий изолятор в связи с квантово-механические свойства электронов-волновой природы электронов. Тока через MTJ функция намагниченности спина полярности, ферромагнитных слоев. Сопротивление MTJ низкое, если магнитное спин верхний слой находится в том же направлении (полярность) в качестве нижнего слоя. Если магнитные спины двух слоев против, сопротивление выше. [WJG]

(А) Магнитные туннельного перехода (MTJ): Пара из ферромагнитных слоев, разделенных тонким диэлектриком. Сопротивление меняется в зависимости от полярности намагниченности верхнего слоя (б) антиферромагнитного магнитом смещения и возлагали нижней ферромагнитного слоя повышает устойчивость чувствительность к изменению полярности верхней ферромагнитного слоя. Взято из [WJG] Рисунок 3.

Изменение сопротивления может быть повышена за счет добавления антиферромагнетика материал, имеющий спинами, ориентированными, но противоположные, под нижний слой на рисунке выше (б). Это смещение магнита контакты нижнего слоя ферромагнитных спина к одной неизменной полярности. Верхний слой намагниченность (спина), могут быть перевернуты для представления данных в приложении внешнего магнитного поля не показано на рисунке. Возлагались слой не влияют внешние магнитные поля. Опять же, сопротивление MTJ является самым низким, когда спина верхней ферромагнитного слоя такой же смысл, что дно возлагали ферромагнитного слоя. [WJG]

MTJ могут быть улучшены путем разделения возлагались ферромагнитного слоя в два слоя, разделенных буферным слоем на рисунке ниже (а). Это изолирует верхнего слоя. В нижней ферромагнитного слоя закреплен в антиферромагнетике, как на предыдущем рисунке. Ферромагнитного слоя поверх буфера привлекает нижней ферромагнитного слоя. Противоположности притягиваются. Таким образом, спин полярность дополнительный слой противоположное, что в нижнем слое за счет привлечения. В нижней и средней ферромагнитных слоев остаются неподвижными. Верхняя ферромагнитного слоя может быть установлен либо спина полярности на большие токи в ближайший проводников (не показано). Это, как данные хранятся. Данные считываются с разницей в ток через туннельный переход. Сопротивление является самым низким, если слои с обеих сторон слоем оскорбительные имеют одинаковый спин. [WJG]

(А) Разделение возлагали ферромагнитного слоя (б) от буферного слоя повышает устойчивость и изолирует верхнюю ферромагнитных незакрепленных слоя. Данные хранятся в верхней ферромагнитного слоя на основе спин полярность (б) MTJ встроенные в клетки читать строки из полупроводникового кристалла, один из многих в MTJ. Взято из [IBM]

Массив магнитных туннельных переходов может быть внедрен в кремниевую пластину с проводниками подключения верхней и нижней терминалы для считывания битов данных из MTJ с обычных схем CMOS. Одним из таких MTJ показано на рисунке выше (б) читать проводников. Не показано, другой пересекли массив проводников с токами тяжелого записи переключения магнитного спина верхней ферромагнитного слоя для хранения данных. Ток подается на один из многих "X" проводников и "Y" проводника. Один MTJ в массиве намагниченных под проводников перекрестный. Данные считываются, ощущая MTJ тока с обычной схемы полупроводникового кремния. [IBM]

Основная причина интереса к магнитной памяти туннельного перехода является то, что энергонезависимой. Он не теряет данные при включении "выключено". Другие типы энергонезависимой памяти способны лишь ограниченное число циклов хранения. MTJ памяти и большей скоростью, чем большинство типов полупроводниковой памяти. В настоящее время (2006) коммерческий продукт. [TLE]

Не коммерческий продукт, или даже лабораторный прибор, является теоретической транзистор спина, которые могут в один прекрасный день сделать ворота спина логики возможно. Спинового транзистора является производным от теоретического диод спина.

Это было известно в течение некоторого времени, что электроны, протекающей через кобальт-железо ферромагнетика стать спин-поляризованного. Ферромагнетик действует как фильтр, проходящих электронов одного спина предпочтительно. Эти электроны могут поступать в соседний провод немагнитных (или полупроводника) сохранения спиновой поляризации в течение короткого времени, нано-секунд. Хотя, спина поляризованных электронов могут распространяться на значительное расстояние по сравнению с полупроводниковыми размеров. Спинов поляризованных электронов могут быть обнаружены железо-никелевый ферромагнитных слоев, прилегающих к полупроводника. [ДВР] [RCJ2]

Было также показано, что электронная спиновая поляризация происходит, когда циркулярно поляризованным светом освещает некоторые полупроводниковых материалов. Таким образом, она должна быть возможность вводить спина поляризованных электронов в полупроводниковых диодов и транзисторов. Интерес к спин на основе транзисторов и ворот в том, что не-диссипативные характер распространения спина, по сравнению с диссипативной поток заряда. В обычных полупроводниках уменьшено в размерах, увеличивается мощность рассеивания. В какой-то момент сокращение произойдет уже не практично. Исследователи ищут замену обычных зарядов потоком на основе транзисторов. Это устройство может быть основано на спинтроники. [RCJ]

  • ОБЗОР:
  • Как MOS ворот оксид редеет с каждым поколением меньше транзисторов, чрезмерная утечка ворота вызывает неприемлемые рассеиваемой мощности и отопления. Предел сворачивают обычной геометрии полупроводника в пределах видимости.
  • Резонансный туннельный диод (RTD): квантово-механические эффекты, которые ухудшают обычные полупроводники, занятых в RTD. Поток электронов через достаточно тонкий изолятор, является волновая природа электрона частицы волнового дуализма. RTD функции усилителя.
  • Двухслойные туннельный транзистор (Deltt): Deltt является транзистор версии RTD. Ворота смещения контролирует способность электронов к туннелю через тонкий изолятор из одной квантовой ямы в другую (истока к стоку).
  • Квантовая точка транзистора: квантовая точка, способна удерживать заряд, окружен тонким туннельного барьера заменив ворота обычного полевого транзистора. Заряд на квантовых точках контролирует истока к стоку ток.
  • Спинтроника: Электроны имеют два основных свойства: заряд и спин. Обычные электронные устройства управления потоком заряда, рассеивая энергию. Spintronic устройства манипулировать спином электрона, распространяющийся, не диссипативных процессов.
 
Для тебя
читы для кс го 2020 вх Много различных читов существует на всеми любимый контр страйк,но один из самых распространенных и всем известным - валхак. И так, представляем Вашему вниманию отличный вх для кс го. Чит для ксго валхак WH Glow WallHack - поможет. . .
Читай
Товарищи
читы для кс го 2020 вх Много различных читов существует на всеми любимый контр страйк,но один из самых распространенных и всем известным - валхак. И так, представляем Вашему вниманию отличный вх для кс го. Чит для ксго валхак WH Glow WallHack - поможет. . .
Друзья