Электрический ток в наноструктурах: кулоновская блокада и квантовые точечные контакты. Щелкачёв Н.М - 5 стр.

рическими размерами проводников. Во-первых, если перенос заря-
да осуществляется через промежуточный металлический «остро-
вок» малых размеров, связанный с остальной цепью туннельными
контактами, то необходимо учитывать, что с уменьшением разме-
ров проводника уменьшается его электрическая ёмкость. В конце
концов, при вполне достижимых экспериментальных параметрах
ёмкость C может стать настолько малой, что даже кулоновская
энергия Ec = e2 /2C одного дополнительного электрона на островке
может оказаться существенной. Тогда необходимо учитывать влия-
ние кулоновских эффектов на транспорт, перенос заряда через ост-
ровок требует запаса энергии, и может реализовываться явление,
называемое кулоновской блокадой, когда к контакту приложено ко-
нечное напряжение, а ток тем не менее не течёт.
    Во-вторых, мы рассмотрим ситуацию, когда кулоновских эф-
фектов нет, т. к. проводник непрерывный, без отдельных остров-
ков, но его поперечные размеры настолько малы, что необходимо
учитывать квантование движения в поперечном направлении. При
определённых условиях электроны с энергией вблизи энергии Фер-
ми EF имеют непрерывный спектр, связанный с движением вдоль
контакта (из одного резервуара к другому), но могут занимать
лишь несколько дискретных уровней, соответствующих попереч-
ному движению. Каждый дискретный уровень поперечного движе-
ния соответствует одномерному «каналу», по которому переносится
ток. С каждым каналом связан вполне определённый кондактанс
(т.е. обратное сопротивление, или, что то же самое, полная прово-
димость) Gq = e2 /π~ = 2e2 /h, называемый квантовым кондактан-
сом. При расширении проводника дискретный спектр поперечного
движения «проседает», и электронам с энергией EF становятся до-
ступны новые уровни. Это означает, что открываются дополнитель-
ные каналы переноса тока. При открытии каждого такого канала
кондактанс увеличивается на величину Gq , поэтому возникает яв-
ление квантования кондактанса.
    Более широкое изложение обсуждаемых ниже вопросов можно
найти в таких учебниках, как [1, 2, 3].




                               5