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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