雜質原子影響量子點接觸的熱差電性的研究

Abstract

近代科技發展的趨向是"微型化",亦即是將 電子元件的大小不斷縮小.也就是這趨勢帶動 了毫微米元件制作技術的發展.要讓毫微米元 件制作技術--這當前尖端的科技能迅速地發展, 必須同時對毫微米元件的物理特性有相當程度 的了解及掌握.因此近來大量的研究活動都是 針對毫微米元件的物理特性從理論方面及實驗 方面作了探討.很自然的,電子輸運特性成為了 大部份研究活動的中心課題.我們也曾探討過 雜質原子對電子輸運特性的影響,所得到的結 論也與後來的實驗及理論結果相吻合.根據我 們以往在這方面的了解,我們計劃研究雜質原 子對毫微米元件的熱差電性的影響.毫微米元件的熱差電性巳漸漸受到重視,並且最近的兩 個實驗中都分別証實了熱差電性是可以測量到 的.這兩個實驗都有利用到量子點接觸及它的 輸運特性.量子點接觸是一個連接兩個高遷移 性的二維電子氣的狹窄通道,這通道的橫向大 小是在100A左右,並且可以利用電位差的方法控 制量子點接觸的大小.在低溫的情況下,量子點 接觸的電導是量子化的,這是由於電子在通過 狹窄的通道時,它的橫向能量是量子化,形成了多個橫向能帶.每個帶有電子的橫向能帶都提 供了相等的電流,所以電導的量子化正好反映 了橫向能帶的量子化.這電導的量子化並不穩 定,雜質原子的影響十分顯著.尤其是在略帶吸 引的雜質原子出現時,電導會在由一量子化的 值改變為另一量子化值的條件狀況附近發生很 大改變.換句話說,雜質原子的影響會在以上說 及的條件狀況下最顯著.在同一條件狀況下,實 驗及理論都証實了量子點接觸的熱差電系數(Thermopower)是最大的,所以我們相信雜質原子,尤 其是略帶吸引的雜質原子的影響是不可忽略的 .在實驗中利用量子點接觸的熱差電特性來作 微溫度計的日子巳近在眼前的時候,我們相信 雜質原子對熱差電特性的影響是必需解決的課 題.