实际纳米MOSFET电流噪声及其相关特性分析

实际纳米MOSFET电流噪声为散粒噪声和热噪声,且散粒噪声受到费米作用和库仑作用的抑制.而现有文献研究实际纳米MOSFET电流噪声时,采取了完全不考虑其散粒噪声的抑制,或者只是强调抑制的存在而并未给出具体的抑制分析.本文基于Navid模型推导了实际纳米MOSFET电流噪声,并考虑费米作用和库仑作用对散粒噪声的抑制.在此基础上,对电流噪声随沟道长度、温度、源漏电压和栅极电压的变化特性进行了分析,其变化规律与文献中已有的实验和理论变化相一致.沟道长度越短,温度越低,源漏电压越大和栅极电压越低,电流噪声主要以散粒噪声为主.     

纳米器件中双势垒结构的散粒噪声分析及抑制

分析了纳米电子器件中散粒噪声的散射理论,通过对电导问题和散射问题相似性的讨论,得到一种基于双势垒结构纳米器件的散粒噪声抑制的方法。     

单电子晶体管低频散粒噪声的数值解

在文「１」的基础上，讨论了单电子晶体管在两态情况下，的散粒噪声的行为和噪声谱与各个 电路因子的关系，从而给出了优化单电子晶体管操作环境的一些重要结论：信噪比可以通过调节电路参数而得到抑制，通过调节门电压可以起到降低温度扰动的作用。     

双量子点与Majorana费米子级联结构中的散粒噪声

考虑两个量子点分别与拓扑超导纳米线两端的Majorana费米子串联耦合,利用粒子数表象下的量子主方程,研究其中电子的输运特性.存在Majorana费米子时,稳态电流差随着隧穿率的增大呈非对称分布,电子散粒噪声谱相干振荡,且零频噪声明显增强.当系统耦合强度变化时,散粒噪声进一步揭示了Majorana费米子对体系电荷输运的影响.因此,电流差结合电子散粒噪声可以表征量子点与拓扑超导体混合结构中是否存在Majorana费米子.     

基于纳米MOSFET噪声的背散射系数研究

传统噪声理论提取背散射系数时,引入的参量较多并依赖量子力学计算,或是采取大量的假设而使得到的结论存在偏差.本文将基于Navid模型推导MOSFET噪声的背散射系数,进一步得到了短沟道器件在线性区和饱和区的背散射系数,并给出测量背散射系数的方法.在此基础上,对背散射系数随沟道长度、偏置电压和温度的变化特性进行分析,除此之外,用实验和Monte Carlo模拟验证了背散射系数与偏置电压特性,该方法得到的背散射系数与各参量的变化特性与文献给出的结果相吻合.     

交换耦合双能级量子点的全计数统计

基于粒子数分辨的量子主方程,研究了自旋交换耦合双能级量子点中的电子全计数统计,给出了平均电流、散粒噪声和偏斜度.库仑排斥和交换作用导致了平均电流中的小平台;散粒噪声和铁磁电极的极化率以及量子点与电极的不对称耦合密切相关.极化率和量子点电极不对称耦合越大,超泊松散粒噪声越容易出现.当两个自旋单态通道能级参与输运时散粒噪声会大大降低,而当两个自旋三重态通道能级同时参与输运时散粒噪声则会明显增大.     

半导体异质结中场驱动下的散粒噪声特性

文章利用有效质量近似和Floquet理论,研究自旋轨道耦合和外场驱动作用下的半导体异质结中的散粒噪声特性。首先给出了系统中束缚态能级对外场的磁化强度的依赖,并进一步研究了低频极限下的零温散粒噪声对外加振荡场、两边的磁化强度及其夹角的依赖关系。外加振荡场使得散粒噪声谱中会出现光子辅助的双Fano共振峰现象。对于自旋向上的电子,散粒噪声随着交换劈裂能的增加而减小;但对于自旋向下的电子,散粒噪声随着交换劈裂能的增加而增大。较大交换劈裂能下,磁化夹角会使得散粒噪声谱发生劈裂现象,且随着交换劈裂能的增加,散粒噪声谱曲线中劈裂的双峰逐渐由对称转换为非对称。较弱外场会使得散粒噪声谱的双峰向相反方向移动,谷底的散粒噪声谱的高度会随着外场的减弱而增强。     

B、N掺杂4-ZGNR电子输运性质的理论计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法,对锯齿型石墨烯纳米带4-ZGNR掺杂B、N原子的电子输运进行了计算.结果得到在0～1.0V的电压范围内,4-ZGNR及其分别掺杂B、N原子3种纳米器件的电流-电压曲线具有明显的非线性关系;掺杂B、N对4-ZGNR费米能级附近电子的输运起到了一定抑制作用,在一定能量区域的电子存在完全共振背散射;4-ZGNR掺杂B原子后表现出负微分电阻现象.     

自洽玻思近似下串联双量子点的量子输运研究

结合自洽玻恩近似,用量子输运主方程理论研究了串联双量子点在任意电压下的输运问题．结果表明,对于无多体相互作用情况,用修正后的主方程理论计算得到的稳态电流一电压特性关系,与用波函数方法获得的结果符合得很好。但单粒子波函数方法不便描述有多体相互作用的量子输运问题,说明白洽玻恩近似下的主方程理论是一个有效的理论方法．给出有库仑阻塞情况下的电流电压关系,得到通常情况下量子主方程不能得到的库仑台阶的量子展宽效应．     

侧抑制网络在图像增强中的应用

侧抑制网络具有突出边框、增强反差的作用,但抗噪性差。其在增强图像的同时,噪声点也相应地得到了增强,这对后续处理十分不利。构造一个可能性度量因子,用来判定某一突变是噪声的突变还是有效信号的突变,将该因子引入到侧抑制网络中,使侧抑制网络具有一定的抗噪能力。改进后的网络既保留了原有网络的增强功能,又添加了抗噪性能。对改进后的网络进行理论分析和实验仿真表明:该网络在图像增强的同时对噪声具有一定的抑制作用。     

石墨烯带—苯环—石墨烯带结构的电子输运

用非平衡格林函数和密度泛函理论相结合的第一性原理计算了石墨烯带-苯环-石墨烯带结构的伏安特性和电流噪声,发现苯环和石墨烯导线不同的连接方式给出的电子输运和电流噪声性质有显著不同,1-4连接下电流显著大于1-3连接.在研究量子器件时,量子噪声是不同于热噪声的,它是分析器件结构常用的一种手段.研究发现这2种结构的散粒噪声和Fano因子也完全不同,对于1-3结构Fano因子接近1,而对于1-4结构,Fano因子相对就较小.     

双势垒异质结构中自旋相关的散粒噪声

利用Landauer-Büttiker散射理论和传递矩阵方法研究了两端具有铁磁接触的双势垒异质结构(F/DB/F)中自旋相关的散粒噪声。计算结果表明:电流和散粒噪声随阱宽的增加发生周期性的振荡,随着垒厚的增加产生了明显的相位差,与自旋向上电子相比,垒厚对自旋向下电子的电流和散粒噪声影响更大。Rashba自旋轨道耦合强度的增加加大了电流和散粒噪声的振荡频率。偏压的增加减小了电流和散粒噪声的振荡频率,增大了电流和散粒噪声的峰谷比和峰值。电流和散粒噪声随自旋轨道耦合强度和偏压的变化强烈依赖于两铁磁电极中磁化方向的夹角。     

Cooper instability of composite fermions

When confined to two dimensions and exposed to a strong magnetic field, electrons screen the Coulomb interaction in a topological fashion; they capture an even number of quantum vortices and transform into particles called 'composite fermions' (refs 1-3). The fractional quantum Hall effect occurs in such a system when the ratio (or 'filling factor, nu) of the number of electrons and the degeneracy of their spin-split energy states (the Landau levels) takes on particular values. The Landau level filling nu = 1/2 corresponds to a metallic state in which the composite fermions form a gapless Fermi sea. But for nu = 5/2, a fractional quantum Hall effect is observed instead; this unexpected result is the subject of considerable debate and controversy. Here we investigate the difference between these states by considering the theoretical problem of two composite fermions on top of a fully polarized Fermi sea of composite fermions. We find that they undergo Cooper pairing to form a p-wave bound state at nu = 5/2, but not at nu = 1/2. In effect, the repulsive Coulomb interaction between electrons is overscreened in the nu = 5/2 state by the formation of composite fermions, resulting in a weak, attractive interaction.     

基于Turbo编码和二进制脉冲位置调制的快跳频光码分多址系统

在不考虑噪声和仅考虑散粒噪声两种情况下，分析了Turbo码对二进制脉冲位置调制(BPPM)的快跳频光码分多址(FFH OCDMA)系统性能的影响，并对该系统进行了数值模拟。结果表明，Turbo码对BPPM调制的FFH OCDMA系统性能有明显的改善。     

基于经验模态分解的自适应噪声对消方法

针对飞行器试验中单通道遥测信号频率内容丰富、降噪困难的问题,提出了一种基于经验模态分解的自适应噪声对消方法。将信号利用经验模态分解(Empirical mode decomposition, EMD)方法分解为一系列本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),将第一阶IMF作为参考噪声,并将第二阶以后的IMF分量累加求和,作为待降噪信号,在此基础上利用自适应噪声对消系统完成降噪。该方法克服了直接将高阶IMF作为噪声消除后在降噪和细节信息损失之间的矛盾性问题,可以最大程度保护信号细节信息不受损失的情况下实现良好的降噪效果。计算机仿真和某次飞行器试验实测数据处理结果证明了这一方法的有效性。     

利用动态跟踪原理进行质心计算的新方法

分析H-S(Hartmann-Shack)波前传感器在扩展动态范围及抑止噪声方面存在的不足,提出了根据大气湍流的时间特性确定在一次采样时间间隔内质心移动的变化范围,对质心进行连续动态跟踪测量的新方法.该方法在大气扰动较强时,可以扩展波前传感器动态范围,有效地降低CCD读出噪声和散弹噪声对质心探测精度的影响,并为动态质心计算方法提供理论论证及仿真结果.     

Crossover between classical and quantum shot noise in chaotic cavities

The discreteness of charge in units of e led Schottky in 1918 to predict that the electrical current in a vacuum tube fluctuates even if all spurious noise sources are eliminated carefully. This phenomenon is now widely known as shot noise. In recent years, shot noise in mesoscopic conductors, where charge motion is quantum-coherent over distances comparable to the system size, has been studied extensively. In those experiments, charge does not propagate as an isolated entity through free space, as for vacuum tubes, but is part of a degenerate and quantum-coherent Fermi sea of charges. It has been predicted that shot noise in mesoscopic conductors can disappear altogether when the system is tuned to a regime where electron motion becomes classically chaotic. Here we experimentally verify this prediction by using chaotic cavities where the time that electrons dwell inside can be tuned. Shot noise is present for large dwell times, where the electron motion through the cavity is 'smeared' by quantum scattering, and it disappears for short dwell times, when the motion becomes classically deterministic.     

具备电压稳定和谐波抑制的分频下垂控制器研究

针对以分布式发电为主的微网中可能存在的谐波问题,设计出同时兼备能量转换和谐波抑制的复合型逆变器,可有效解决此类问题。利用分频下垂控制策略和虚拟阻抗技术有效解决多逆变器并联运行时各逆变器在基波及谐波域均按照各自的容量承担负载。通过研究目前分频下垂控制策略谐波抑制效果不佳及没有考虑新逆变器并入系统带来的问题。本文在谐波域下垂控制中引入电压闭环负反馈,避免了新逆变器并入系统带来的冲击对公共节点电压偏移和谐波抑制的影响,提高了下垂控制的鲁棒性。并且讨论不同容量逆变器下垂系数与虚拟阻抗设计时的比例问题,使得各逆变器在基波及谐波域均能按各自容量分配功率。最后设计出符合谐波抑制效果明显,电压偏移小,基波及各次谐波域内均能按容量分配功率的分频下垂控制器。通过PSCAD仿真结果验证了该方不但可以抑制谐波,改善公共节点电压偏移,而且各逆变器在基波及谐波域均可功率精确分配。     

Quantum phase transition in a resonant level coupled to interacting leads

A Luttinger liquid is an interacting one-dimensional electronic system, quite distinct from the 'conventional' Fermi liquids formed by interacting electrons in two and three dimensions. Some of the most striking properties of Luttinger liquids are revealed in the process of electron tunnelling. For example, as a function of the applied bias voltage or temperature, the tunnelling current exhibits a non-trivial power-law suppression. (There is no such suppression in a conventional Fermi liquid.) Here, using a carbon nanotube connected to resistive leads, we create a system that emulates tunnelling in a Luttinger liquid, by controlling the interaction of the tunnelling electron with its environment. We further replace a single tunnelling barrier with a double-barrier, resonant-level structure and investigate resonant tunnelling between Luttinger liquids. At low temperatures, we observe perfect transparency of the resonant level embedded in the interacting environment, and the width of the resonance tends to zero. We argue that this behaviour results from many-body physics of interacting electrons, and signals the presence of a quantum phase transition. Given that many parameters, including the interaction strength, can be precisely controlled in our samples, this is an attractive model system for studying quantum critical phenomena in general, with wide-reaching implications for understanding quantum phase transitions in more complex systems, such as cold atoms and strongly correlated bulk materials.