ナノスケールにおける多端子電気伝導に関するシミュレータ開発及び理論解析

纳米尺度多端导电模拟器开发及理论分析

• 批准号: 10J09791
• 负责人: 寺澤 麻子
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J09791/
• 关键词: 4端子抵抗; バイアス電圧; シミュレーション; 多端子電気伝導

ゼロバイアス極限における4端子抵抗の挙動において、異なる伝導径路間の複雑な干渉効果を評価するため,入射電子エネルギーと4端子抵抗スペクトルの振動ピークの間隔の関係である、「ピーク間隔スペクトル」の解析を行った。数値計算から得られた4端子抵抗のピーク間隔スペクトルと,電子波の間の位相差がその行路差のみから決まるとした単純な干渉モデルから予測されるスペクトルとを比較した結果,両者の間のずれとして,試料-プローブの接点における散乱の際の位相シフトの効果が現れることがわかった.また、以前の解析では電子-フォノン散乱等の影響による位相緩和の影響を無視していた.そこで4端子抵抗の振動的振る舞いへの位相緩和の影響について,現象論的なモデルを導入し解析を行った、その結果位相緩和によって4端子抵抗の振動の振幅は小さくなるが,ピーク間隔スペクトルは位相緩和の影響を殆ど受けないことを示した。さらに、ナノスケール系の4端子抵抗におけるバイアス電圧の影響を評価するため、本課題において開発している多端子電気伝導シミュレータへの、バイアス電圧の導入を実施した。この導入において、バイアス電圧に対応した静電ポテンシャルの境界条件の設定により、デバイス領域の電場勾配を再現した。これを用いて有限バイアスにおける4端子測定のシミュレーションを行い、ゼロバイアスにおける透過関数から予測される電位差を使用した場合電圧プローブを流れる電流はごく小さくなること、しかし完全にゼロにはならずバイアス電圧変化に対し非線形に変化することを示した。これらの結果においては、2端子伝導のような場合とは異なり、ナノスケール4端子系の電気伝導が、複数の伝導経路における伝導特性を反映した複雑な特性を表すことを示すとともに、これらの特性をプローブ間の電子の透過から理解するための明快な手法を与えており、ナノスケールの多端子伝導を理解するうえで大きな意義を持つと考えられる。

4-terminal resistance vibration in the limit of the incident electron generation and 4-terminal resistance vibration in the limit of the incident electron generation and 4-terminal resistance vibration. The phase difference between the electron waves is determined by comparing the phase difference between the electron waves and the distance between the electron waves. The phase difference between the electron waves is determined by comparing the phase difference between the electron waves and the distance between the electron waves. The influence of electron scattering and phase relaxation is ignored in previous analysis. The influence of phase relaxation on vibration of 4-terminal resistance is analyzed phenomenologically and the result of phase relaxation is shown. The amplitude of vibration of 4-terminal resistance is small. In this paper, the influence of voltage loss on the 4-terminal resistance of the multi-terminal electrical conduction system is evaluated. The multi-terminal electrical conduction system is developed and the voltage loss is introduced. The electric field coordination of the electric field in the field of the electric field is reproduced. 4-terminal measurement of voltage difference in operation, voltage loss, voltage loss The result of this is that the electrical conductivity of the 4-terminal system, the conductivity of the complex circuit, and the conductivity of the complex circuit are reflected in the electrical conductivity of the 2-terminal system. The meaning of multi-terminal conduction is understood.

项目成果

Simulation of nanoscale four-probe resistance measurements under finite bias voltages

有限偏置电压下纳米级四探针电阻测量的仿真

• 发表时间: 2011
• 作者: Asako Terasawa;Keiji Tobimatsu;Tomofiuni Tada;Takahiro Yamamoto;Satoshi Watanabe
• 通讯作者: Satoshi Watanabe

Effects of resonant scattering by probe contacts on nanoscale four-probe resistance measurement

探针接触共振散射对纳米级四探针电阻测量的影响

• 发表时间: 2010
• 期刊: New Journal of Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Asako Terasawa;Keiji Tobimatsu;Tomofumi Tada;Takahiro Yamamoto;Satoshi Watanabe
• 通讯作者: Satoshi Watanabe

ナノスケールの4端子抵抗測定における量子干渉効果の理論研究

纳米级四端电阻测量中量子干涉效应的理论研究

• 发表时间: 2010
• 期刊: 表面科学
• 作者: 寺澤麻子;飛松啓司;多田朋史;山本貴博;渡邉聡
• 通讯作者: 渡邉聡

ナノ構造系の4端子抵抗測定におけるバイアス電圧の影響に関する理論研究

偏置电压对纳米结构系统四端电阻测量影响的理论研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 寺澤麻子;飛松啓司;多田朋史;山本貴博;渡邉聡
• 通讯作者: 渡邉聡