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目 录 1

第1章 纳米材料和低维材料的特性 1

1.1超晶格结构 1

1.1.1超晶格结构的组成 1

1.1.2超晶格的布里渊（Brillouin）区和亚带结构 3

1.1.3超晶格中的布洛赫振荡 4

1.2二维电子气（2DEG） 6

1.3量子尺寸效应 9

1.3.1 电导量子 11

1.3.2电子的弹道输运（Ballistic transport） 12

1.3.3量子点接触（Quantum point contact） 13

1.3.4库仑阻塞（Coulomb blockade） 15

1.4量子相干效应 15

1.4.1 A-B效应 16

1.4.2 AAS效应 17

1.4.3普适电导涨落（Universal conductance fluctuations） 18

1.4.4超高密度集成的非局域特性 19

1.5量子霍耳效应 21

1.5.1霍耳效应 22

1.5.2朗道能级 23

1.5.3量子霍耳效应 24

1.5.4分数量子霍耳效应 25

1.6原子团特性 25

1.6.1 自由原子团的特性 25

1.6.2基质中原子团的特性 27

参考文献 28

第2章纳电子学的基础理论 30

2.1 Landauer-Büttiker电导公式 30

2.2单电荷隧穿 35

2.2.1单电荷隧穿的基本条件 35

2.2.2电流偏置单结 38

2.2.3单岛（双结）电路 44

2.3.1隧道结的描述 49

2.3小隧道结的隧穿速率 49

2.3.2环境的描述 52

2.3.3单隧道结的电子隧穿速率 56

2.4半导体纳米结构的库仑阻塞振荡 69

2.4.1 半导体纳米结构的库仑阻塞振荡 69

2.4.2库仑阻塞振荡理论 73

2.4.3库仑阻塞振荡实验 84

2.5一维弹道结构的电导率 88

2.5.1二端电阻的估价 88

2.5.2二端电阻的测量 90

2.5.3 弹道结构的四端电阻测量 92

2.6几种结构的弹道输运特性 98

2.6.1 量子波导 99

2.6.2一维弹道超晶格结构 103

2.6.3通过平行纳米结构的弹道输运 110

参考文献 114

3.1纳电子器件的特征 117

第3章纳电子器件 117

3.2电子共振隧穿器件 119

3.3小隧道结电路 123

3.3.1电荷组态（Charge configurations） 124

3.3.2不稳定组态的隧穿 126

3.3.3局域稳定组态的共隧穿 128

3.3.4隧穿和共隧穿并存 129

3.4单电子器件 129

3.4.1 单电子盒 129

3.4.2单电子回转栅 134

3.4.3单电子泵 140

3.5单电子三极管（SET）量子信号放大 148

3.5.1 SET的运行机理 149

3.5.2放大器的噪声特性 151

3.5.3 SET的灵敏度 154

3.5.4射频单电子三极管（rf-SET） 155

3.6用纳米线构造逻辑电路 160

3.6.1 用交叉p-Si和n-GaN纳米线（NW）构建纳电子器件 161

3.6.2用p和n型掺杂硅纳米线构建的器件 166

3.7小隧道结的一维阵列 170

3.7.1 一维（1D）结阵列理论 171

3.7.2 I-V曲线的一般特性 175

3.7.3隧穿事件的时空相关性 179

3.7.4基于隧道结阵列的库仑阻塞低温计 185

3.8二维（2D）结阵列中的电荷 187

3.8.1正常态二维（2D）结阵列 187

3.8.2二维相变 189

3.8.3 准粒子隧穿对电荷KTB相变的影响 192

3.8.4二维（2D）阵列库仑阻塞测温计 195

参考文献 197

4.1.1原理 199

4.1离子团束沉积原理和特点 199

第4章用离子团束（ICB）沉积技术制备有机复合功能薄膜……… 199

4.1.2特点 200

4.2制备TCNQ晶态薄膜 202

4.3有机复合薄膜的枝状生长和分形结构 204

4.4有机复合功能薄膜 209

参考文献 212

第5章超高密度数据存储的有机复合薄膜 214

5.1超高密度信息存储技术 214

5.1.1 扫描探针显微镜（SPM）的工作原理 215

5.1.2 利用STM进行数据存储 219

5.1.3用扫描电容显微镜（SCM）记录信息 221

5.1.4利用AFM实现信号记录 221

5.1.5 用扫描近场光学显微镜（SNOM）技术存储信息 224

5.1.6超高密度磁存储 225

5.2有机复合物薄膜的开关特性 226

5.3新型有机复合薄膜的超高密度信息存储研究 231

5.3.1 金属有机复合物薄膜的sTM信息存储 232

5.3.2 m-NBMN/DAB全有机复合薄膜 234

5.3.3单体有机材料薄膜的信息存储 238

5.3.4 STM热化学烧孔式超高密度存储 241

参考文献 243

第6章纳电子学发展中的问题 246

6.1微电子小型化的极限 246

6.1.1 固体的最小尺寸 247

6.1.2功率耗散限制 248

6.1.3 电压或电流感应击穿的限制 250

6.1.4噪声限制 251

6.1.5 Heisenberg不确定原理的限制 252

6.2用碳纳米材料构造单电子器件 255

6.2.1碳的同素异构体 256

6.2.2碳纳米管的结构和制备方法 257

6.2.3碳纳米管的导电特性 263

6.2.4直立组装的碳纳米管 268

6.3碳纳米管三极管及逻辑电路 271

6.3.1 用半导体性碳纳米管构建三极管 272

6.3.2用碳纳米管三极管构建逻辑电路 274

6.4量子计算 277

6.4.1量子计算的原理 278

6.4.2量子因数分解 285

6.4.3量子计算技术 288

6.5神经网计算 293

6.5.1人脑神经元结构 293

6.5.2人工神经元的数学模型 294

6.5.3神经元之间的连接形式 297

6.5.4学习 298

6.5.5神经网的模拟系统 300

6.5.6模拟线性方程组的解 302

6.6结束语 304

参考文献 305