單電子學(xué)

前言
基本符號表
第一章 緒論
　1.1 引言
　1.2 單電子器件物理
　1.3 單電子電路原理
　1.4 單電子器件和電路模擬器
　參考文獻(xiàn)
第二章 單電子器件的網(wǎng)絡(luò)理論和靜電學(xué)
　2.1 單電子器件的網(wǎng)絡(luò)理論
　　2.1.1 等效電源定理
　　2.1.2 單電子隧道結(jié)的網(wǎng)絡(luò)模型
　　2.1.3 柵控一維單電子隧道結(jié)陣列的網(wǎng)絡(luò)模型
　　2.1.4 單電子箱的網(wǎng)絡(luò)模型
　　2.1.5 電容耦合單電子晶體管的網(wǎng)絡(luò)模型
　　2.1.6 等效電流源模型
　2.2 單電子系統(tǒng)靜電學(xué)
　　2.2.1 靜電勢的多極展開
　　2.2.2 靜電能
　　2.2.3 球形庫侖島
　　2.2.4 超薄圓盤庫侖島
　　2.2.5 環(huán)形納米線庫侖島
　　2.2.6 納米線庫侖島
　　2.2.7 橢球庫侖島
　　2.2.8 碳納米管庫侖島
　　2.2.9 單電子系統(tǒng)的自由能
　2.3 電容耦合單電子晶體管極限性能的估計
　參考文獻(xiàn)
第三章 金屬基單電子器件的半經(jīng)典理論
　3.1 金屬基單電子隧道結(jié)的半經(jīng)典理論
　　3.1.1 費(fèi)米黃金定律
　　3.1.2 隧穿率
　3.2 單電子隧道結(jié)的主方程：半經(jīng)典動力學(xué)推導(dǎo)法
　3.3 單電子隧道結(jié)的主方程：密度算符推導(dǎo)法
　　3.3.1 密度算符及其運(yùn)動方程
　　3.3.2 單電子隧道結(jié)主方程的密度算符推導(dǎo)法
　　3.3.3 庫侖阻塞和庫侖振蕩的主方程解釋
　3.4 單電子晶體管的正統(tǒng)理論
　　3.4.1 電容耦合單電子晶體管
　　3.4.2 電阻耦合單電子晶體管
　　3.4.3 電阻和電容串聯(lián)耦合單電子晶體管
　3.5 一維單電子隧道結(jié)陣列的電荷孤子和反孤子輸運(yùn)
　　3.5.1 單電子電荷孤子和反孤子
　　3.5.2 一維單電子隧道結(jié)陣列作為電阻耦合單電子晶體管的柵電阻
　參考文獻(xiàn)
第四章 金屬基單電子器件的電磁環(huán)境效應(yīng)
　4.1 經(jīng)典電荷弛豫
　4.2 LC回路的量子原理
　4.3 考慮電磁環(huán)境效應(yīng)的單電子隧道結(jié)的系統(tǒng)哈密頓
　　4.3.1 電磁環(huán)境哈密頓
　　4.3.2 隧道哈密頓
　　4.3.3 準(zhǔn)粒子哈密頓
　　4.3.4 系統(tǒng)哈密頓
　4.4 考慮電磁環(huán)境效應(yīng)的單電子隧道結(jié)的隧穿率
　　4.4.1 微擾理論
　　4.4.2 探究電磁環(huán)境態(tài)
　　4.4.3 相位一相位相關(guān)函數(shù)
　　4.4.4 隧穿率公式
　　4.4.5 相位一相位相關(guān)函數(shù)和環(huán)境阻抗
　　4.4.6 能量交換概率P(E)的一般性質(zhì)
　　4.4.7 電流一電壓特性的一般性質(zhì)
　　4.4.8 低阻抗電磁環(huán)境
　　4.4.9 高阻抗電磁環(huán)境
　4.5 單電子隧道結(jié)電磁環(huán)境效應(yīng)的實例
　　4.5.1 以集中電感作為電磁環(huán)境：集中L模型
　　4.5.2 以集中電阻作為電磁環(huán)境：集中R模型
　　4.5.3 以集中電感和電阻相串聯(lián)作為電磁環(huán)境：集中LR模型
　　4.5.4 以分布電感、電阻和電容傳輸線作為電磁環(huán)境：分布Lo RoCo傳輸線模型
　　4.5.5 以分布電感和電容傳輸線作為電磁環(huán)境：分布LoCo傳輸線模型
　　4.5.6 以分布電阻和電容傳輸線作為電磁環(huán)境：分布RoCo傳輸線模型
　4.6 考慮電磁環(huán)境效應(yīng)的單電子晶體管的隧穿率
　　4.6.1 隧穿率
　　4.6.2 低阻抗電磁環(huán)境
　　4.6.3 高阻抗電磁環(huán)境
　4.7 考慮電磁環(huán)境效應(yīng)的多結(jié)系統(tǒng)的隧穿率
　參考文獻(xiàn)
第五章 金屬基單電子器件的共隧道效應(yīng)
　5.1 彈性和非彈性共隧道效應(yīng)
　5.2 單電子晶體管共隧道的半經(jīng)典理論
　5.3 一維單電子隧道結(jié)陣列的共隧道半經(jīng)典理論
　　5.3.1 隧穿率
　　5.3.2 O近似
　　5.3.3 =一△F／2 n”的近似
　5.4 無柵電荷偏置的1DSETJA的電流一電壓特性分析
　5.5 柵電荷偏置的1DsETJA的簡化網(wǎng)絡(luò)分析模型
　5.6 單電子電荷泵的精度分析
　　5.6.1 優(yōu)化偏置
　　5.6.2 單個隧道結(jié)的單電子隧穿
　　5.6.3 初態(tài)的衰減
　　5.6.4 共隧道隧穿率
　　5.6.5 泄漏和轉(zhuǎn)換誤差
　　5.6.6 共隧道誤差
　　5.6.7 熱誤差
　　5.6.8 頻率誤差
　　5.6.9 誤差的近似估算
　參考文獻(xiàn)
第六章 金屬基單電子器件的噪聲
　6.1 一般經(jīng)典噪聲機(jī)制
　　6.1.1 散粒噪聲
　　6.1.2 熱噪聲
　　6.1.3 閃爍噪聲(1 ／f噪聲)
　6.2 單電子晶體管的熱噪聲和散粒噪聲
　　6.2.1 經(jīng)典噪聲的一般公式
　　6.2.2 主方程的頻域解
　　6.2.3 譜密度的矩陣形式
　　6.2.4 低頻噪聲
　　6.2.5 直流噪聲
　　6.2.6 超靈敏度單電子靜電計的噪聲
　6.3 一維單電子隧道結(jié)陣列中的散粒噪聲
　　6.3.1 電荷傳輸?shù)碾x散性
　　6.3.2 譜密度的計算
　　6.3.3 接地1 I).SETJA散粒噪聲
　　6.3.4 不接地1 I).SETJA散粒噪聲
　　6.3.5 考慮背景電荷時1 D-SETJA的散粒噪聲
　參考文獻(xiàn)
第七章 介觀超導(dǎo)隧道結(jié)理論
　7.1 二次量子隧道效應(yīng)
　7.2 q的量子Langevin方程
　7.3 布洛赫波振蕩和電流一電壓特性
　7.4 漲落效應(yīng)
　7.5 密度矩陣分析法
　7.6 單電子現(xiàn)象和磁通量子化之間的對偶性
　　7.6.1 對偶性的法則
　　7.6.2 經(jīng)典器件和電路的對偶性
　　7.6.3 介觀器件和電路的對偶性
　參考文獻(xiàn)
第八章 半導(dǎo)體基和人造原子單電子器件理論
　8.1 半導(dǎo)體人造原子中的單電子效應(yīng)
　8.2 線性響應(yīng)理論
　　8.2.1 基本關(guān)系式
　　8.2.2 線性響應(yīng)
　　8.2.3 電導(dǎo)公式的極限形式
　　8.2.4 非彈性散射效應(yīng)
　　8.2.5 對庫侖陽塞振蕩效應(yīng)的應(yīng)用
　8.3 非線性響應(yīng)理論
　　8.3.1 模型和基本方程
　　8.3.2 大面積量子阱
　　8.3.3 小面積量子阱
　參考文獻(xiàn)
第九章 納機(jī)電單電子器件理論
　9.1 實驗型納機(jī)電單電子晶體管
　9.2 穿梭輸運(yùn)的類型
　9.3 粒子的經(jīng)典穿梭模型
　　9.3.1 本征模型
　　9.3.2 電荷傳輸?shù)拇┧髾C(jī)制
　　9.3.3 耗散系統(tǒng)的模型
　　9.3.4 隧穿區(qū)和穿梭區(qū)
　　9.3.5 非理想模型
　　9.3.6 柵控納機(jī)電單電子晶體管
　　9.3.7 范德瓦耳斯力的作用
　　9.3.8 三維本征模型
　9.4 電子波的經(jīng)典穿梭模型
　9.5 粒子的量子穿梭模型
　參考文獻(xiàn)
第十章 單電子電路原理
　10.1 單電子模擬電路
　　10.1.1 單電子數(shù)／模轉(zhuǎn)換器
　　10.1.2 單電子模／數(shù)轉(zhuǎn)換器
　10.2 單電子邏輯電路
　　10.2.1 電壓態(tài)單電子邏輯
　　10.2.2 電荷態(tài)單電子邏輯
　　10.2.3 單電子和cMOS混合邏輯電路
　10.3 單電子存儲器
　　10.3.1 單電子陷阱存儲器原理
　　10.3.2 單電子存儲器的讀出單元
　　10.3.3 多晶硅Mos管浮點(diǎn)單電子存儲器
　參考文獻(xiàn)
第十一章 單電子器件和電路模擬器
　11.1 模擬器類型和層次結(jié)構(gòu)
　11.2 蒙特卡羅模擬法
　　11.2.1 理論原理
　　11.2.2 算法流程圖
　　11.2.3 模擬器應(yīng)用實例
　11.3 主方程模擬器
　　11.3.1 主方程模擬器的構(gòu)建原理
　　11.3.2 模擬器的應(yīng)用實例
　　11.3.3 主方程模擬器簡介
　11.4 SETHSPICE模擬器
　　11.4.1 SET-SPICE模擬器簡介
　　11.4.2 C-SET穩(wěn)態(tài)主方程模型
　　11.4.3 C-SET精簡穩(wěn)態(tài)主方程模型
　　11.4.4 C-SET宏模型
　　11.4.5 GSET模型的SPICE實現(xiàn)
　　11.4.6 模擬器應(yīng)用實例
　11.5 納機(jī)電單電子器件和電路模擬
　　11.5.1 經(jīng)典牛頓方程的數(shù)值模擬
　　11.5.2 主方程模擬法
　　11.5.3 蒙特卡羅模擬法
　　11.5.4 NEM-SET單元電路設(shè)計例
　參考文獻(xiàn)