Кулонаўская блакада

Кулонаўская блакада - блакаванне праходжання электронаў праз квантавы пункт, уключаны паміж двума тунэльнымі кантактамі, абумоўленае адштурхваннем электронаў у кантактах ад электрона на пункце, а таксама дадатковым кулонаўскім патэнцыйным бар'ерам, які стварае электрон, што сядзіць на пункце. Аналагічна таму, як поле ядзерных сіл пры альфа-распадзе [1] перашкаджае вылету альфа-часціцы, кулонаўскі бар'ер перашкаджае вылету электрона з пункта, а таксама трапленню новых электронаў на яго. Эксперыментальна кулонаўская блакада праяўляецца як пікападобная залежнасць праводнасці пункту ад патэнцыялу пункту, гэта значыць ад напружання на дадатковым электродзе (засаўцы).

Гэта з'ява назіраецца тады, калі кулонаўская энергія e²/2C (абумоўленая нават адным электронам з зарадам e; C-ёмістасць пункту) квантавага пункту прыкметна больш, чым тэмпература і адлегласць паміж ўзроўнямі квантавага пункту.

Зразумець гэтую з'яву можна наступным чынам. Хай з дапамогай дадатковага электрода патэнцыял пункту усталяваны ў V і на пункце знаходзяцца N дадатковых электронаў. Няхай C - ёмістасць пункту. Тады, каб пасадзіць на пункт дадатковы электрон, трэба здзейсніць працу

${\frac {(N+1)^{2}e^{2}}{2C}}-{\frac {N^{2}e^{2}}{2C}}-eV+\delta \epsilon =e\left[\left(N+{\frac {1}{2}}\right)e/C-V\right]+\delta \epsilon ,$

дзе $\delta \epsilon$ — дадатковая энергія, абумоўленая рознасцю ўзроўню Фермі электронаў на пункце і ў кантактах. Пры пэўным падборы напружання на засаўцы і адносных палажэнняў узроўняў Фермі, кантактаў і пункта выконваюць суадносіны $\left(N+{\frac {1}{2}}\right)e/C-V=0$, $\delta \epsilon =0$, гэта значыць патэнцыйны бар'ер для пераходу электрона з кантакту у пункт знікае. Гэта і назіраецца як пік у праводнасці пункту. З-за канчатковай тэмпературы пункту ўзровень Фермі ў кантактах злёгку размыты, гэта робіць шырыню пікаў кулонаўскай блакады канчатковай. Гэта значыць звычайна шырыня піку ў адзінках eV парадку тэмпературы пункту ў адзінках $~k_{B}T$.

Гл. таксама

• Аднаэлектронны транзістар