本文關(guān)鍵詞：量子點(diǎn)機(jī)電器件宏觀(guān)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(jī)電系統(tǒng)(Nano Electromechanical System, NEMS)已成為微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electromechanical System, MEMS)進(jìn)一步小型化的必然發(fā)展趨勢(shì)。NEMS不僅具有體積小、響應(yīng)快、效率高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，，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(lái)廣受關(guān)注的一個(gè)研究領(lǐng)域。其中，基于量子點(diǎn)的納米機(jī)電器件是NEMS中最重要的一個(gè)新興研究方向。制備量子點(diǎn)納米機(jī)電器件對(duì)制備和定位量子點(diǎn)有很高的要求，其中又以精確制備量子點(diǎn)與周邊介質(zhì)之間高質(zhì)量的隧穿勢(shì)壘最為困難。目前國(guó)內(nèi)外已有的量子點(diǎn)納米機(jī)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(shì)壘的難題。 本論文在深入研究機(jī)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(diǎn)機(jī)電器件結(jié)構(gòu)，它具有量子點(diǎn)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(diǎn)與電極之間隧穿勢(shì)壘的精確制備問(wèn)題。在這種新型器件結(jié)構(gòu)中，庫(kù)侖島擁有完全的機(jī)械自由度，運(yùn)動(dòng)范圍可擴(kuò)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(kù)侖島運(yùn)動(dòng)范圍遠(yuǎn)小于源漏電極間距的理論前提將不再滿(mǎn)足。因此，本論文設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)于懸浮式量子點(diǎn)機(jī)電器件結(jié)構(gòu)的宏觀(guān)電荷穿梭模型器件，并通過(guò)對(duì)模型器件的深入研究，修正了半經(jīng)典理論模型，為進(jìn)一步研究納米級(jí)量子點(diǎn)機(jī)電器件提供了理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)參考。 本論文首先分析了懸浮式量子點(diǎn)機(jī)電器件的工作原理，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的微米量級(jí)的宏觀(guān)電荷穿梭模型器件，并根據(jù)模型器件的工作特點(diǎn)搭建了測(cè)試電路。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)了新結(jié)構(gòu)的宏觀(guān)電荷穿梭特性與已有半經(jīng)典理論模型的差異，并通過(guò)基于有限元分析的靜電場(chǎng)模擬給出了理論解釋?zhuān)唤Y(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，對(duì)已有的半經(jīng)典理論模型進(jìn)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(duì)設(shè)計(jì)的宏觀(guān)電荷穿梭模型器件(單球體振蕩器)進(jìn)行了擴(kuò)展，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于多球體振蕩器的新型真隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器(Real Random Number Generator)。針對(duì)多球體振蕩器實(shí)時(shí)信號(hào)中同時(shí)存在的幅值隨機(jī)性和頻率隨機(jī)性，給出了兩種信號(hào)后處理方式，將多球體振蕩器的實(shí)時(shí)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成01碼二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)。最后，利用Matlab程序?qū)y(cè)量的實(shí)時(shí)電信號(hào)進(jìn)行了處理，驗(yàn)證了方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：納機(jī)電系統(tǒng) 量子點(diǎn)機(jī)電器件 機(jī)電式單電子晶體管 半經(jīng)典理論模型 電荷穿梭 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容和架構(gòu)17-18
• 第二章 電荷穿梭模型的理論及靜電場(chǎng)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(shì)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(shì)與局限22
• 2.3 靜電場(chǎng)模擬研究22-31
• 2.3.1 模型的建立22-23
• 2.3.2 計(jì)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(shí)現(xiàn)及測(cè)試電路35-39
• 3.2.1 器件結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)材料的選取35-37
• 3.2.2 測(cè)試電路37-39
• 3.3 測(cè)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(dòng)態(tài)電流與穿梭機(jī)制40-45
• 3.3.3 單個(gè)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(jī)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(jī)數(shù)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)48-52
• 4.2.1 多球體振蕩器的實(shí)現(xiàn)49-50
• 4.2.2 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的信號(hào)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(xiàn)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(hào)處理的 Matlab 程序代碼63-64

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 唐海濤;陳國(guó)華;;磁場(chǎng)誘導(dǎo)有序排列和自組裝的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年02期

  本文關(guān)鍵詞：量子點(diǎn)機(jī)電器件宏觀(guān)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(hào)：315387