多組偏壓侷域之量子尖端接觸元件的電性量測

Abstract

我們利用了微影技術在GaAs/AlGaAs異質接面結構的樣品上製作不同幾何結構的金屬閘極，在低溫的環境中，得到一個介觀彈道傳輸的系統，藉由不同的金屬閘極結構，來研究介觀系統中的電性傳輸。 在單一對分離閘極結構中，我們在閘極上外加負偏壓，造成有效位障對二維電子氣形成窄通道結構，控制閘極偏壓的大小，可以改變窄通道的寬度，進而改變窄通道中被費米電子所佔據的次能帶數（n），觀察到類一維的量子化電導現象。串聯量子尖端接觸結構上，我們發現，隨著距離的改變，電子的傳輸特性也會改變，當兩對QPC距離很近時（ μm），電子傳輸屬於絕熱傳輸特性，且在量子化電導上會額外出現共振結構；隨著兩者間距離漸拉大，電子傳輸特性漸偏向於歐姆傳輸，串聯的QPC可視為兩對獨立的QPC而不互相影響。除此之外，我們亦發現，當兩QPC距離近，且其中一對的n值限制在<1的地方，此時量子化電導便不存在。 量子抽運電流方面，我們使用雙層分離閘極結構來產生一個抽運系統：兩支指狀閘極跨在一對分離閘極上端；加一固定負偏壓固定分離閘極所形成的窄通道寬度，並在兩支指狀閘極上加一同頻且有一相位差的高頻AC訊號。藉由改變相位差，發現樣品可在無外加偏壓下自主地產生一抽運電流；量測上我們將此抽運電流轉換成電壓VDC。在抽運電流量測上，我們發現了VDC震盪跟相位差成正弦曲線的關係，隨著頻率越高，VDC震盪的幅度越大，若在無限制位能的情況下，即未形成類一維窄通道下，只是一些雜訊背景值（ 10-7V），與相位差無關，證實我們在一維的窄通道系統中，確實可以藉由時變高頻位能場產生抽運電流。