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 显微镜

显微镜

在没有触摸的情况下看电子

19 Jan 2005

加拿大的物理学家开发了一种新的方法来调查量子结构中的单电子效应,而无需连接导致正在研究的系统。该方法称为静电力光谱,依赖于原子力显微镜,具有50纳米的空间分辨率(R斯化 等等。 2005年Arxiv / Cond-Mat / 0501272)。

图1

量子结构是半导体结构,其在一个,两个或三个方向上限制电子。其中电子在所有三个方向上限制的结构称为量子点。除了基本兴趣之外,量子结构还可以在半导体激光器,数据存储设备和量子计算机中具有应用。

原子力显微镜(AFM)通过测量样品和微小的力“tip”在显微镜在样品表面上移动显微镜时,在振荡悬臂变化上。 AFM已经用于探测单一电子事件之前,但是始终需要将电气引线连接到正在研究的系统上,这不是纳米结构结构的琐碎任务。

Peter Grü蒙特利尔麦吉尔大学的TTER和同事,渥太华加拿大国家研究委员会利用量子点与显微镜尖端之间的静电相互作用之间的相互作用。 GR.ü将该系统与电容器进行比较:“如果量子点是电容器的一块,并且AFM尖端另一个,则改变量子点的充电状态将导致电容器板之间的库仑相互作用的变化。这可以被检测为AFM悬臂的谐振频率的变化。”

加拿大团队研究的量子点由砷化铟制成,通过自组装在磷化铟的20纳米厚层层的表面上形成,下面是一个10纳米厚的铟砷化镓层。这层铟镓砷酰胺用作量子阱,限制了一种二维电子气(2deg),其作用为“back electrode”在系统中(图1)。该实验必须在4.5 kelvin的温度下进行。

GrüTTER和同官员将AFM尖端放置在量子点上方的5到20纳米之间,并测量随着尖端和后电极之间的电压改变的悬臂的谐振频率如何增加。他们观察到静电力光谱中的几个不同的跳跃,它们归因于点和量子阱之间的单电子隧穿(图2)。

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