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研究生: 連啟發
Chii-Fa Lian
論文名稱: 利用散射矩陣方法研究砷化鎵奈米
A scattering-matrix method to study the conductance propoties of GaAs narrow wire
指導教授: 林叔芽
Shu-Ya Lin
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電子工程研究所
Institute of Electronics Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 54
中文關鍵詞: 散射矩陣
外文關鍵詞: scattering matrix
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  • 本論文研究首先以s矩陣來描述行進波遭遇單一摻雜或缺陷,
    對於入射、反射及透射間比例關係,再合併全部摻雜及彼此間關於
    自由電子相位傳輸部分,最後利用藍道方程式(Landauer formula )計算獲得整體電導值,再藉由結果對一些量子現象提出說明及討論。我們在計算上有採量子計算及古典計算,量子計算是以表示電子行進波振幅的s矩陣為主,在與表示電子波機率s矩陣的古典計算比較下,可看出相位移所造成量子干涉(interference)對整體電阻值的影響。
    在s矩陣計算中,我們是使用常數矩陣散射(constant matrix
    scttering)和 -function散射來描述摻雜或缺陷,論文中使用三種不同橫向限制位能–(1) 無限位勢井(infinite deep square well)、(2) 拋物線型位能(parabolic potential)、(3) 有限位勢井(finite potential well)來限制電子在y方向行為,由於不同限制電位有不同的本徵函數 (eigen- function),所以同樣摻雜結構下三種計算所產生的不同之處在本文也有詳述。
    最後,使用 -function散射電位模型的s矩陣,對於摻雜點
    的絕對位置息息相關,若在相同摻雜數、不同摻雜位置下的兩
    種樣本,所展現的電導值是截然不同的。另外,本文還會討論到隨樣
    本長度增加所引起強局部化(strong localization)問題,之前古典
    物理對此長度變化的電阻值一直是遵循著歐姆定律( ),但量子觀念下,在長度超過局部化長度(localization length),電阻值卻隨長度呈指數上升,這部分在文中也會加以說明。
    現今研究介觀傳輸,幾乎都以砷化鎵為主,由於砷化鎵(GaAs)材
    料的特性發展較成熟,所以我們在論文中計算皆以砷化鎵為樣本進行研究工作。


    We study two types of different scattering-matrix(constant matrix Scattering, function scattering) to describe the configuration of a single impurity in GaAs narrow wire. We combine the total scattering-matrix and use Landauer formula to get the conductance. Then we discuss some interesting conductance properties in mesoscopic regime.

    第一章 緒論………………………………………………………1-3 第二章 理論方法………………………………………………4-14 2.1二維自由電子態密度(2DEG Density of State)…………………4 2.2橫向模態(Transverse Modes)……………………………………6 2.2.1無限位勢井(infinite deep square well) ……………………6 2.2.2 拋物線型位能(parabolic potential) ……………………7 2.2.3有限位勢井(finite potential well) …………………………8 2.3藍道方程式(Landauer Formula)……………………………………10 2.4 s矩陣(s-Matrix)…………………………………………………12 2.5局部化現象(Localization)……………………………………13 第三章 結果與討論……………………………………15-43 3.1費曼路徑(Feynman path)與相位關係………………………………15 3.2常數矩陣散射(constant matrix scattering)………………………17 3.2.1相位移的影響………………………………………………19 3.2.2摻雜個數影響………………………………………………21 3.3 -function散射…………………………………………………25 3.3.1相位移的影響……………………………………………27 3.2.2摻雜個數、結構的影響……………………………………30 3.2.3摻雜強度的影響……………………………………………35 3.2.4橫向模態對局部化長度的影響……………………………37 3.2.5費米能階對電阻值影響……………………………………39 第四章 遞減模態…………………………………………43-52 4.1遞減模態(Evanescent mode)修正項………………………………44 4.2遞減模態(Evanescent mode)影響…………………………………49 第五章 結論………………………………………………………53 參考文獻………………………………………………………54

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