зарядженості одним Електрон тiла з ємнiстю C). При нульовiй температурi системи тунелювання електронiв может вiдбутіся тiльки тодi, коли віконується умів? F < 0, тоб вся система перейшовши в стан з меншими енергiєю. У протилежних випадка тунелювання ЕНЕРГЕТИЧНА невігiдне. Цю умову можна записатися як Q> e / 2, вікорістовуючі рiвняння (1.3). На рис. 1.3 показань ланцюг, у якому струм через структуру i резистор зумовленості iдеальнім генератором напруги. Его опiр винен буті набагато меншим, нiж опiр тунельного переходу, альо й достатньо великим, щоб НЕ дозволіті конденсатору Швидко перезаряджатіся пiсля тунелювання електрона. Если зовнiшнього Напруга Менш, нiж | e/2C |, струм протiкаті не якщо. При бiльшiй напрузi середнiй струм візначається омiчною ВАХ з опором Rt, зсунутою по напрузi на e/2C. Цею зсув у ВАХ назівається кулонiвською щiліною, а Явище Блокування Струму нижчих Значення V=| e/2C | носити Назву кулонiвська блокада.
Рис. 1.3. Кулонiвська блокада у ланцюзi
Спостереження одноелектронніх зарядовими ефектiв можливе при таких кiнцевіх температурах, якi задовольняють нерiвностi e2/2C >> kBT. У противному випадка всi цi ЕФЕКТ будут непомiтнi на тлi теплових флуктуацiй. Такоже є Iнша Вимога для спостереження кулонiвської блокади: опiр тунельного переходу винен буті набагато бiльшім, нiж квант опору RQ, щоб унікнуті впліву квантових флуктуацiй заряду.
.2 Одноелектронній ящик та ланцюжок
Одноелектронній ящик є найпростішім одноелектроннім приладнати, Котре Складається тiльки з одного маленького острiвця, вiддiлення вiд великого електрода (електронного джерела) Тунельна бар єром (рис. 1.4). Зовнiшнє електричне поле может буті прікладене до острiвця помощью iншого електроду (затвору), вiддiлення вiд острiвця Товста кулею iзолятора, Який захіщає острiвець вiд тунелювання з електрода затвору. Змiна хiмiчного потенцiалу електронiв острiвця візначається умів електронного тунелювання. Вiльна електростатічна Енергiя Гiббса в цьом випадка:
(1.4)
де Q=- e - заряд на острiвцi (N - число надлишково електронiв), C0 - ємнiсть системи острiвець - електрод затвору, C? повна ємнiсть острiвця (включаючі C0), W1 i W3 - робота виходе електронiв iз джерела i гранульова, а параметр зовнiшнiй заряд Qe візначається як
=Vg C0 (1.5)
фiзичних змiст цього визначення становится очевидним для випадка, коли електричне поле мiж електродом затвору i острiвцем добро локалiзоване (рис. 1.4б). Тодi (- Qe) є тiльки полярізацiйнім зарядом острiвця, Який встановлює енергетичний баланс тунельного переходу. Вiдповiдно до формули (1.5), величина Qe может мiнятіся безперервно, тоб дорiвнюваті дробовiй частинi Елементарна заряду e (на вiдмiну вiд цього дискретний повний заряд на острiвцi дорiвнює-eN). Елементарнi обчислення з використаних (1.4) показують, что Q є схiдчастою функцiєю Qe (тоб покладів вiд напруги затвору) (рис. 1.4в) з фiксованою вiдстанню мiж сусiднiмі Сходинка:
(1.6)
Если температура збiльшується до kBT >> EC, цi кулонiвськi піди будут згладжуватісь термiчнімі флуктуацiямі.
Рис. 1.4. Одноелектронній ящик: а - схема конструкцiї, б - Утворення зовнiшнього заряду Qe=C0Vg полярізацiйн...
