Сотуннелирование. Где наблюдается причины.

Идеальными условиями для одноэлектронного туннелирования, контролируемого кулоновской блокадой, является его проведение при температуре0 К в структуре с электрическим сопротивлением барьеров, значительно превышающим квант сопротивления. Однако в реальных условиядействуют факторы, приводящие к определенным отклонениям в протеканииэтого процесса. Одним из них являются малые квантовые флуктуации числа электронов в промежуточном островке (квантовой точке) двухбарьернойструктуры. Из-за них в островке возникают виртуальные состояния, в которые из электрода-истока туннелируют электроны с энергией, меньшей той, которая необходима для преодоления кулоновской блокады в разделяющемих барьере. Благодаря внешнему источнику напряжения уровень Ферми вэлектроде-стоке располагается ниже, чем в истоке. Поэтому в виртуальномсостоянии в островке электрон имеет энергию, уже достаточную для преодоления кулоновской блокады в барьере, отделяющем островок от стока. Этозаставляет электрон быстро покинуть островок. Такой перенос электроновпроисходит параллельно с одноэлектронными процессами, контролируемымикулоновской блокадой. Он получил название сотуннелирования (cotunneling)или макроскопического квантового туннелирования Различают упругое (elastic) и неупругое (inelastic) сотуннелирование.В первом случае электрон туннелирует в определенное энергетическое состояние в островке и из этого же состояния уходит из него. Энергетическое состояние самого островка при этом не изменяется.

При неупругом сотуннелировании электрон, вошедший в островок, занимает одно энергетическое состояние, а покидает островок с другого энергетического уровня. Энергетическое состояние островка изменяется вследствие соответствующего электронно-дырочного возбуждения.

Соотношениемежду упругим и неупругим сотуннелированием определяется плотностьюсостояний в островке. В металлах, обычно имеющих высокую плотность состояний, неупругие процессы преобладают над упругими. В полупроводниках, где плотность состояний ниже, обе разновидности вносят свой вклад втуннельный ток. Сотуннелирование проявляется в виде дополнительного тока, зависящего от приложенного напряжения, на участках, контролируемыхкулоновской блокадой. Это приводит к отличиям между экспериментальными и теоретически предсказываемыми вольт-амперными характеристикамиодноэлектронных структур.