О резонансном туннелировании квазичастиц через наноконтакт «алюминий – оксид алюминия – алюминий» при низких температурах

Abstract

В рамках теории функционала электронной плотности с применением метода неравновесных гринов- ских функций и в приближении локальной плотности исследованы квантово-транспортные характе- ристики наноразмерного контакта «алюминий – оксид алюминия – алюминий» (Al – Al2O3 – Al). Ком- пьютерное моделирование квантово-транспортных характеристик реализовано в программе Atomistix ToolKit with Virtual NanoLab. Рассчитаны вольтамперные, dI/dV-характеристики, спектр пропускания и спектральный ток рассматриваемого наноконтакта. На основании компьютерного моделирования показано, что с увеличением величины напряжения смещения происходит сдвиг максимума функции пропускания со стороны положительной энергии в сторону отрицательной. По форме спектра пропус- кания наноконтакта можно предположить, что основным механизмом электронного транспорта в по- добных структурах является резонансное туннелирование квазичастиц. Выявлено, что на вольтампер- ной характеристике наноструктуры проявляются особенности при напряжениях ±0,54; 0,2; 0,08 В, обусловленные резонансным туннелированием квазичастиц. Вольтамперная характеристика имеет заметный участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Особенности электронного транспорта, наблюдаемые на вольтамперной характеристике, проявляются и на dI/dV-характеристике наноконтакта. Обнаружено, что дифференциальная проводимость имеет два основных максимума со значением ~ 26 нСм при напряжениях смещения ±0,45 В, присущих туннельным переходам. Установ- лено, что спектральный ток увеличивается при резком уменьшении значения дифференциальной про- водимости и, наоборот, убывает при резком возрастании ее значения, а его максимальное значение проявляется при напряжении смещения 0,45 В. Полученные результаты модельного исследования на- ноконтакта «Al – Al2O3 – Al» могут быть полезными для расчетов новых перспективных электронных приборов криогенной наноэлектроники.