纳米材料及功能器件的计算机模拟与设计

摘要

本报告通过构筑解析模型和计算机模拟的方法,结合实验探讨了纳米研究领域的几个倍受关注的课题:一、针对Ⅲ-V族化合物半导体的量子结构中的隧穿现象做了理论计算,给出了与隧穿有关的隧穿系数,共振隧穿寿命等参数.二、spintronics是近些年来纳米结构研究的一个新方向,在二维电子气(2DEG)上人为的引入一层铁磁层,施加一定的偏压就构成了电磁势垒结构,同时利用这个新结构中电子的荷电性能和自旋性能可以获得很多新颖的特性.我们从理论上推导了电磁势垒结构中电子的自旋偏振和滤波性能,这些新的结果在新光电子器件的设计和性能预测方面有很重要的价值.三、纳米碳管是近些年研究最为密集的一种纳米结构材料,我们已经能够实现纳米碳管的定向排布技术,并从理论上计算出了纳米碳管排布取向与喇曼散射光强度的依赖关系,这一点通过喇曼光谱实验得到了证实.四、ITRS(International Technology Roadmap Semiconductors)2001年报告预计2004年DRAM以及ASIC的特征尺寸会减小到90nm,因此研究纳米级小尺寸器件的结构性能具有很现实的意义.我们针对目前一种最有可能实现最短沟道的双栅MOSFET结构,进行了数值模拟,这一模拟应用了目前主流的几种深亚微米尺度半导体器件中载流子的输运模型,这些模型均考虑到纳米器件中的量子效应,得到了一些新的计算结果.五、纳米薄膜也是纳米科技发展的一个热点,在LCD以及各种光电子器件中得到广泛的应用.我们提出了一种算法,可以实现由薄膜的透射光谱或反射光谱,通过反演优化运算给出薄膜的最佳参数(厚度、折射率与消光系数).这一算法的成功运用为光学薄膜的设计提供了方便,也意味着我们可以根据给定的透射光谱去寻找适当的光学薄膜.

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第二章低维结构中电子共振隧穿机制

第三章电磁势垒结构中的自旋相关特性研究

第四章纳米MOSFET中的载流子传输模型及其特性

4.1引言

4.2纳米MOSFET器件的QTM模型

4.3结果和讨论

3结论

参考文献

第五章喇曼光谱对纳米碳管定向排布的鉴定

第六章纳米薄膜的光学参数反演计算与设计

致谢

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