Электрический ток в наноструктурах: кулоновская блокада и квантовые точечные контакты. Щелкачёв Н.М - 4 стр.

1.   Введение
В ситуациях, когда электрический ток течёт через проводники ма-
лых размеров, возникает множество интересных фундаментальных
явлений, которые имеют и очень важное прикладное значение, свя-
занное с миниатюризацией электронной техники. Явления эти, в
результате которых транспортные свойства макроскопических си-
стем оказываются чувствительны к процессам, связанным с пере-
носом отдельных электронов, относятся к сравнительно молодой
и активно развивающейся в настоящее время области физики под
названием квантовая мезоскопика.1
   Согласно квантовой механике, электроны проявляют как свой-
ства частиц, так и свойства волн. Корпускулярная природа элек-
тронов приводит к дискретности переноса заряда, из-за чего при
определённых условиях в наноконтактах возникает подавление
электронного транспорта («кулоновская блокада»). В то же вре-
мя волновая природа электронов проявляется в переносе тока че-
рез очень узкие проводники, которые работают как волноводы для
электронов (это происходит при ширине проводника, сравнимой с
длиной волны электронов — от нанометров в металлах до микронов
в полупроводниках). Оба эти явления интересны не только с акаде-
мической точки зрения, но и с прикладной, так как транспортные
свойства нанопроводников и наноконтактов очень чувствительны
к внешним воздействиям, например электрическим и магнитным
полям. Электронные устройства, основанные на упомянутых вы-
ше явлениях, используются уже сейчас в современной электронике
как транзисторы, сверхчувствительные детекторы заряда. Кроме
того, элементная база активно разрабатываемой сегодня микро-
электроники нового поколения в значительной степени основана на
технологическом использовании корпускулярно-волновых свойств
электронов.
   Итак, мы обсудим два явления, обусловленные малыми геомет-
   1 Термин мезоскопика в буквальном переводе с греческого означает меж-

дускопика. Квантовая мезоскопика изучает явления, которые проявляются на
масштабах, промежуточных между микро- и макроскопическими. Иными сло-
вами, это масштабы больше атомных, но меньше характерного масштаба дли-
ны, на котором уже можно пренебречь квантовыми корреляциями. Для точеч-
ных контактов этот верхний масштаб — порядка длины сбоя фазы или длины
энергетической релаксации. В системах с кулоновской блокадой этот масштаб
определяется емкостью.



                                   4