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介观RLC电路的量子化及量子涨落

随着纳米技术和纳米电子学的发展 ,出现了大量有关纳米尺寸电路及单电子器件 .实验结果表明 ,在介观尺度下 ,必须考虑电路和器件的量子效应 .在教学中 ,要想让学生理解量子噪音对系统稳定性及信号精度的影响 ,信号的量子涨落以及电路和器件的量子效应等问题 ,首先要让学生掌握介观电路的量子化问题 .对于LC电路Louiseu[1] 给出了一种量子化方法 ,近来崔元顺[2 ] 给出了该电路在真空态和压缩态下电压、电流的量子涨落 .对于介观RLC电路 ,Dekker[3] 给出了一种量子化方案 .最近顾勇建[4 ] 也给出了一种介观RLC电路的量子化方案 ,其结果导致在t L/R时电荷 ,电流违背测不准原理 .本文将给出一种不违背测不准关系的量子化方法 ,并计算了电荷、电流的量子涨落 .1 经典有源RLC电路量子化方法在经典有源RLC电路中 ,电荷的运动方程为d2 q(t)dt2 +ω20 q(t) +(R/L) dq(t)dt =ε(t...  (本文共5页) 阅读全文>>

华北电力大学(河北)
华北电力大学(河北)

介观电路量子效应的研究

随着微电子学和纳米技术的飞速发展,集成电路的基本器件已经到了介观的尺度,电路的量子效应凸显。科学研究和生产实践中急需建立关于介观电路的量子理论。人们对基本介观电路的量子化通常是和经典简谐振子的量子化对比实现的,并在此基础上对基本介观电路做了深入的研究。但是,只有考虑了电路中电荷应取分立值的量子理论才是更全面的量子理论。在介观电路的全量子理论的框架下,本文研究了一些基本介观电路的量子效应,给出了处理电路中电阻、电源、耦合相的方法,并应用于研究实际的介观器件,本文还首次研究了介观电路的稳定性性质。考虑电路中电荷应取分立值的事实,给出了介观RLC电路系统的差分薛定谔方程。利用么正变换的方法,可以把电阻和电源耦合项消掉,在p?表象中,系统的薛定谔方程变为马丢方程的形式,从而实现了介观RLC电路的求解。并在WKBJ近似下计算了稳态电路的能谱和电流的量子涨落。通过合适选取系统哈密顿的形式,不仅能够实现介观含源RLC电路的量子化,给出该电路的...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

纳米含源量子电路中电荷和电流的量子涨落特性研究

随着微电子技术、纳米技术和纳米电子学的发展,电路和电子器件日趋小型化。当电路系统的传输尺度达到电子输运的相位相干长度时,电路系统本身的量子效应就会出现,如库仑阻塞效应、电导涨落、电流的量子涨落等。其中纳米电路中电流的量子涨落已成为量子光学领域的一个热点问题。本文基于电荷是量子化的基本事实,研究了如何利用全量子理论来处理纳米含源电路中电流的量子涨落问题。即首先从纳米电路的经典运动方程出发,根据正则量子化方法,得出纳米电路系统的薛定谔方程,并将其化为标准的马丢方程,最后计算系统的能谱和电流的量子涨落。根据电路是否有耗散,可将其分为有耗散电路和非耗散电路,对于有耗散电路,本文讨论了双网孔纳米含源耗散耦合电路和双网孔纳米含源耗散无耦合电路,分别计算了各电路系统所对应的能谱和各电路系统中电流的量子涨落;对于非耗散电路,本文利用二次型理论,并结合电荷是离散化的全量子理论,总结出了求解任意网孔纳米含源非耗散耦合电路中电流的量子涨落的一般性方法...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

贵州大学
贵州大学

介观物理量子涨落的研究

从二十世纪未开始,在短短的二十年内,凝聚态物理的一门新兴学科-介观物理迅速形成并发展成为凝聚态物理研究的一个新的热点。随着半导体行业的快速发展,电路元件的尺寸平均每两年缩小一半,这样电路元件尺寸必将进入介观领域,这时就必需考虑电路器件的量子效应。由于介观器件在微电子技术和集成电路等方面具有重要的应用,因此对介观器件的研究越来越受到各国的重视。本文分别提出两个介观电路模型,此介观电路模型与前人的研究工作相比,更接近实际电路,更具有广泛的意义,运用幺正变换和玻戈留波夫变换并结合高量中的表象转换,求出系统的哈密顿量并进行对角化,这样就能得出介观电路中电荷的电流的量子涨落,通过本模型的简化能和以前他人在这方面的数据相符合,这说明我们取得了一些有意义的成果。我认为通过对这方面的研究会对21世纪新型材料的制备以及新一代微电子器件的研制具有重要的科学指导意义,本文的主要工作包括如下内容。1.介绍介观物理发展的历史及目前国内外的研究状况,分析了...  (本文共41页) 本文目录 | 阅读全文>>

《广西大学学报(自然科学版)》2011年02期
广西大学学报(自然科学版)

双耗散介观LC并联电路的量子化及量子效应

随着微电子学的发展,电路集成度的提高使得超大规模集成电路中的元件尺寸趋于介观尺度,由此需要考虑元件和电路的量子效应。对电路的量子化效应进行研究首先始于Louisell[1],随着介观物理学的兴起,在介观尺度范围对元件和电路的量子效应进行研究成为当今学术界的前沿课题,RLC串、并联电路的量子效应受到广泛的关注,陈斌等[2-4]对有源介观RLC电路的能量涨落及处于真空态时该电路中电荷与电流的量子涨落进行了研究;Zhang等[5]给出介观RLC电路的量子理论;W ang等[6]对介观RLC电路在压缩真空态下电荷与电流的量子涨落进行了讨论;刘清等[7]对介观RLC电路在交流源作用下系统量子态随时间的演化进行了分析;徐兴磊[8-9]对介观RLC电路在有限温度下的量子涨落以及介观压电石英晶体热激发态下的量子涨落进行了探讨,等等。在此基础上,我们曾对介观RLC电路提出了一种更符合实际情况的电路模型,并对电路进行量子化,进而分析在真空态下电路中...  (本文共4页) 阅读全文>>

天津大学
天津大学

介观电路的量子效应

近年来,随着微电子学和纳米技术的飞速发展,集成电路的基本器件已经到了介观的尺度,电路的量子效应凸显。实验和生产中急需建立关于介观电路的量子理论,基于经典简谐振子的量子化方法,人们对基本介观电路的压缩效应、量子涨落等问题做了深入的研究。但是,只有考虑了电路中电荷应取分立值的量子理论才是全量子理论。全量子理论的建立与应用的研究工作才刚刚开始,在介观电路的全量子理论的框架下,本文研究了介观电路的量子效应。基于介观电路中电荷应是量子化的这一基本事实,本文用不同的方法分别实现了介观RLC电路和含源RLC电路的量子化,给出了该电路的薛定谔方程,通过幺正变换,薛定谔方程变为标准的马丢方程,从而实现了对它的求解,利用WKBJ方法求得了系统的能级,并计算了电流在各本征态中的量子涨落。介观电路量子化不仅是电路的量子化还应包含电荷的量子化,库仑阻塞效应是电荷量子化的结果,全量子理论成功的给出了库仑阻塞条件,电流的量子涨落对应于电路中的量子噪声,这种量...  (本文共47页) 本文目录 | 阅读全文>>