Л. 4 2 (35) Туннельный эффект

1. Л.42 (35) Туннельный эффект 10 Физическое квантовое явление: прохождение частицы из одной классически разрешённой области в другую Классический подход: анализ одномерного движения частицы Состояние частицы задают скорость и координата Закон сохранения механи-ческой энергии для частицы Формула (103) позволяет найти точки остановки, которые делят ось х на разрешённые и запрещённые области

2. 15 Анализ одномерного движения с помощью графика ПЕ – финитное движение является периодическим Потенциаль- ный барьер. Классически Запрещённая область Потенциаль- ная яма - колебания

3. 17 Квантовый подход: анализ одномерного движения частицы Состояние частицы задаётся амплитудой вероятности Финитное движение – стоячая дебройлевская волна вероятности. Пример: БГОППЯ

4. Финитное движение – стоячая дебройлевская волна вероятности. Пример: ГО 18 Граничные условия Хорошо видно, что частица проникает в классически запрещённую область: на короткое время становится виртуальной

5. 20 Количественная характеристика туннельного эффекта: коэффициент прозрачности барьера = вероятность того, что частица пройдёт из одной классически разрешённой области в другую с одной попытки Пример: прямоугольный барьер

6. 30 Если барьер прямоугольный, а процесс глубоко подбарьерный Поанализировать влияние толщины барьера, высоты барьера, массы частицы, её энергии

7. 40 Если барьер НЕ прямоугольный, а процесс глубоко подбарьерный

8. 50 Альфа-распад – теория – туннельный эффект Закон Гейгера-Неттола (1911-1922): связь периода полураспада с кинетической энергией вылетающих альфа-частиц

9. 60 Flash memory – пример широкого применения туннельного эффекта в микроэлектронике Технологии 180 нм 2002 130 нм 2003 90 нм 2005 2007 50 нм 0,7 В Плавающий затвор – электрически изолированная область, способная хранить заряд годы ПЗ заряжен (электроны) – логический 0 ПЗ не заряжен – логическая 1

10. 65 Flash memory – считывание информации

11. 70 Flash memory – стирание информации туннелирование электронов с ПЗ При стирании высокое положительное напряжение подаётся на исток. На управляющий затвор (опционально) подаётся высокое отрицательное напряжение. Электроны туннелируют на исток.

12. 75 Flash memory – найдите ошибку в этом ИНТЕРНЕТ-тексте В то же время Intel уже представляет свою разработку StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30) – универсальную систему флэш-памяти для беспроводных технологий. Объем ее памяти может достигать 1 Гбит, а рабочее напряжение равно 1.8 В. Технология изготовления чипов – 0.13 нм, в планах переход на 0.09 нм техпроцесс. Среди инноваций данной компании также стоит отметить организацию пакетного режима работы с NOR-памятью. Он позволяет считывать информацию не по одному байту, а блоками — по 16 байт: с использованием 66 МГц шины данных скорость обмена информацией с процессором достигает 92 Мбит/с! (2004 год)

13. Пример туннельного эффекта в природе: спонтанное деление тяжёлых ядер (Г.Н. Флёров, К.А.Петржак, 1940) 80

14. Пример туннельного эффекта в электронике: одноэлектронные транзисторы www.physicsweb.org/article/news/7/6/16. 1 1] Компьютерра, 2005 В Кембриджском университете и токийской Japan Science & Technology Corporation разработан одноэлектронный транзистор, функционирующий при комнатной температуре [1] (список литературы см. в конце статьи). Его устройство и схема включения показаны на рис. 2. Проводящий канал транзистора (остров) отделен от стока и истока туннельными барьерами из тонких слоев изолятора. Чтобы транзистор мог работать при комнатной температуре, размеры острова не должны превышать 10 нм. Высота потенциального барьера равна 0,173 эВ. В более ранней (2001 г.) конструкции тех же разработчиков остров был крупнее, высота потенциального барьера была 0,04 эВ, и рабочая температура не превышала 60 °К. Материалом для острова служит отдельный кластер аморфного кремния, поверхность которого оксидирована при низкой температуре для создания тонкого барьерного слоя