陈华-散粒噪声用于纳米电子器件与结构的量子效应表征

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1、纳米器件与技术NanoelectronicDevice&Technology散粒噪声用于纳米电子器件与结构的量子效应表征陈华ａ，杜磊ａ，庄奕琪ｂ，陈文豪ａ，唐冬和ａ，李晨ａ（西安电子科技大学ａ．技术物理学院；ｂ．微电子学院，西安７１００７１）摘要：论述了纳米电子器件与结构中散粒噪声的产生机理和影响因素，表明散粒噪声与输运过程密切相关，按照噪声功率谱的幅值大小将散粒噪声分为泊松散粒噪声、亚泊松散粒噪声和超泊松散粒噪声四类。将散粒噪声的这些规律应用于纳米电子器件和结构，可表征不同器件与结构中的量子效应。利用散粒噪声已经成功检测到无序导线中的开放通道与量子点混沌腔中的波动

2、性，测量出超导体与分数量子霍尔效应中的准粒子电荷。将散粒噪声用于检测纠缠态对量子计算具有重要的意义，自旋相干输运的检测是自旋电子学的重要研究课题。关键词：散粒噪声；开放通道；传输电荷单元；自旋相干；弹道输运；纠缠态探测中图分类号：ＴＮ３０３；Ｏ４７１．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－４７７６（２００９）０４－０２０１－０８犙狌犪狀狋狌犿犈犳犳犲犮狋狊犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狕犻狀犵犻狀犖犪狀狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮犇犲狏犻犮犲狊犪狀犱犛狋狉狌犮狋狌狉犲狊犫狔犕犲犪狀狊狅犳犛犺狅狋犖狅犻狊犲ＣｈｅｎＨｕａａ，ＤｕＬｅｉａ，ＺｈｕａｎｇＹｉｑｉｂ，ＣｈｅｎＷｅｎｈａｏａ，

3、ＴａｎｇＤｏｎｇｈｅａ，ＬｉＣｈｅｎａ（ａ．犛犮犺狅狅犾狅犳犜犲犮犺狀犻犮犪犾犘犺狔狊犻犮狊；ｂ．犛犮犺狅狅犾狅犳犕犻犮狉狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮狊，犡犻犱犻犪狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犡犻＇犪狀７１００７１，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｏｒｉｇｉｎａｔｉｏｎａｎｄｅｆｆｅｃｔｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｓｈｏｔｎｏｉｓｅｉｎｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｈｏｔｎｏｉｓｅｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｎｔｅｒｍ

4、ｓｏｆｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｆｎｏｉｓｅｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｄｅｎｓｉｔｙ，ｓｈｏｔｎｏｉｓｅｓａｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ：ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙｐｏｉｓｓｏｎｉａｎｓｈｏｔｎｏｉｓｅ，ｓｕｂｐｏｉｓｓｏｎｉａｎｓｈｏｔｎｏｉｓｅａｎｄｓｕｐｅｒｐｏｉｓｓｏｎｉａｎｓｈｏｔｎｏｉｓｅ．Ａｌｌｏｆｔｈｅｒｕｌｅｓｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ａｎｄｔｈｅｓｈｏｔｎｏｉｓｅａｓａｐｒｏｂｅｍａｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｑｕａ

5、ｎｔｕｍｅｆｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｓｈｏｔｎｏｉｓｅｄｅｔｅｃｔｓｏｐｅｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｎｎｅｌｓｉｎａｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄｗｉｒｅａｎｄｗａｖｅｓｉｎａｃｈａｏｔｉｃｃａｖｉｔｙ，ａｎｄｍｅａｓｕｒｅｓｔｈｅｕｎｉｔｏｆｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｃｈａｒｇｅｉｎａｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒａｎｄｆｒａｃｔｉｏｎａｌｑｕａｎｔｕｍＨａｌｌｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｈｏｔｎｏｉｓｅｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｔｈｅｑｕａｎｔｕｍｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｓｐｉｎｃ

6、ｏｈｅｒｅｎｃｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓａｎｅｃｅｓｓａｒｙｓｕｂｊｅｃｔｏｆｓｐｉｎｔｒｏｎｉｃｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｈｏｔｎｏｉｓｅ；ｏｐｅｎｃｈａｎｎｅｌｓ；ｕｎｉｔｏｆｔｒａｎｓｆｅｒｅｒｅｄｃｈａｒｇｅ；ｓｐｉｎｃｏｈｅｒｅｎｃｅ；ｂａｌｌｉｓｔｉｃｔｒａｎｓｐｏｒｔ；ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔｄｅｔｅｃｔｏｒ犈犈犃犆犆：２５６０Ｘ噪声作为一种干扰，总是需要人们采取手段去加以０引言抑制。但是，大约从１９８５年起，半导体行业的学无论在现实生活中，还是在各种电子系统中，者、工程师等着手利用１／犳噪声和ｇｒ噪声为主的收稿日期：２００８－１１－１

7、２基金项目：西安应用材料创新基金资助项目（ＸＡ－ＡＭ－２００６０３）犈犿犪犻犾：ａｄｄａｌ＠１６３．ｃｏｍ２００９年４月微纳电子技术第４６卷第４期２０１陈华等：散粒噪声用于纳米电子器件与结构的量子效应表征低频噪声，作为器件微观性质研究、质量检测和可程随机性的另一个重要原因。所以，一些文献明确靠性评估的手段［１－３］。在各国专家、学者的共同努指出，散粒噪声来源于电子的离散特性与运动的随力下，低频噪声正在成为快速、简便、非破坏性的机性［２０－２１］。器件质量表征与可靠性评估手段。散粒噪声又叫散弹噪声、颗粒噪声［１６］。散粒笔者所在的课题组致力于该方向的研究已有十噪