實驗問題與改進

從實驗過程中發現在不同次的降溫，所得到的實驗數據，都會有些許的不同 (如:截止電壓的差異、二維電子氣的區域電阻的改變)，雖然在降溫實驗中，我們 儘可能維持相同的條件，但是在降溫過程中金屬閘極難免會吸引一些電荷，導致 二維電子氣散射點的產生，這些將會影響到樣品的性質，也會影響到量測數據的 好壞。

我們可以確定在同一次降溫所量測到的數據皆是可重複性的(repeatable)，從 實驗數據中也可以發現照光對於樣品品質的影響，在之後的量測對樣品照光將是 一個很重要的步驟。

第五章 結論與展望

在實驗上，我們已經成功地利用微影技術在 GaAs/AlGaAs 異質結構上，定義 出 一 些 幾 何 結 構 不 同 的 雙 層 次 (bi-layer) 金 屬 閘 極 ， 並 觀 察 到 了 量 子 化 電 導 (quantized conductance)的現象。這些雙層次金屬閘極對於研究電子在窄通道傳輸 的行為將會有很大的幫助，且隨著微影技術的成熟，在製作元件上將會有較高的 良率。

在樣品製程方面，淺式蝕刻(shallow etching)可改善樣品漏電流(leakage current) 情況，另外，以遠紅外光在低溫下照射樣品，可提升載子濃度與遷移率。這兩個 關鍵技術是量測到低雜訊且高重複性數據的重要因素。

利用分離閘極技術在二維電子氣定義出窄通道(NC)，並觀察到了量子化電導 的現象【12】，進而在指狀閘極外加訊號，觀察此訊號對於電子在窄通道傳輸之 影響。我們目前先在窄通道上外加一直流負偏壓，造成進出窄通道之位能障，並 觀察窄通道與外界耦合的強弱所導致的電子傳輸特性改變，並試著利用在分離閘 極與指狀閘極外加負偏壓使得二維電子氣形成一量子點(quantum dot)，觀察其傳 輸性質。

未來工作可以繼續探討當二維電子氣形成一量子點後，此量子點在磁場下之 物理行為【5】，以及在窄通道內加入一時空週期性變化之位能，其所產生的量子 抽運效應(quantum pumping effect)。在窄通道內加入時空週期性位能所產生的效 應，已有理論方面的預測【8】【9】【10】，但在實驗量測上的困難是否能克服，

以及量測出的結果與理論預測是否相同，這些都是未來必須進行的重要工作。

參考文獻

【1】D.J. Thouless, Phys. Rev. B 27, 6983 (1983)

【2】M.Switkes, C.M.Marcus, K.Campman, A.C.Gossard, Science 283, 1905 (1999)

【3】C.S. Tang and C.S. Chu, Solid State Commun. 120, 353 (2001)

【4】C.T Liang, M.Y. Simmons, C.G. Smith, G.H. Kim, D.A. Ritchie, and M. Pepper, Phys. Rev. Lett. 81, 3507 (1998)

【5】C.T Liang, M.Y. Simmons, C.G. Smith, G.H. Kim, D.A. Ritchie, and M. Pepper, Appl. Phys. Lett. 76, 1134 (1999)

【6】The Quantum Hall Effects, eds.R.R. Prange and S.M. Girvin (Springer, New York, 1987)

【7】Electronic Transport in Mesoscopic Systems, S.Datta, (Cambridge Univ Press, Cambridge, 1995)

【8】C.S. Tang and C.S. Chu, Physica B 292, 127 (2000)

【9】C.S. Tang and C.S. Chu, Phys. Rev. B 60, 1830 (1999)

【10】C.S. Tang and C.S. Chu, Phys. Rev. B 53, 4838 (1996)

【11】Transport in nanostructures, D.K.Ferry et al.(Cambridge University Press, New York, 1997)

【12】B.J. van Wees, H. van Houten, C.W.J. Beenakker,J. G. Williamson, L.P.

Kouwenhoven, D. van der Marel, and C. T. Foxon, Phys. Rev. Lett. 60, 848 (1988)

【13】C.T Liang, M.Y. Simmons, C.G. Smith, D.A. Ritchie, and M. Pepper, Appl.

Phys. Lett. 75, 2975 (1999)

【14】K.J. Thomas, M.Y. Simmons, J.T. Nicholls, D.R. Mace, M. Pepper, and D.A.

Ritchie, Appl. Phys. Lett. 67, 109 (1995)

【15】S.J. Koester, B. Brar,C.R. Bolognesi, E.J. Caine, A. Patlach, E.L. Hu, H.

Kroemer, and M.J. Rooks, Phys. Rev. B 53, 13063 (1996)

【16】K.J. Thomas, J.T. Nicholls, M. Pepper, W.R. Tribe, M.Y. Simmons,and D.A.

Ritchie, Phys. Rev. B 61, 13365 (2000)

【17】L. Worschech, F. Beuscher, and A. Forchel, Appl. Phys. Lett. 75, 578 (1999)

【18】I. Zailer, J.E.F. Frost, V. Chabasseur-Molyneux, C.J.B Ford, and M. Pepper,

Semicond. Sci. Technol. 11, 1235 (1996)

【19】C.T Liang, M.Y. Simmons, C.G. Smith, G.H. Kim, D.A. Ritchie, and M.

Pepper, Phys. Rev. B 60, 10687 (1999)

【20】N.K. Patel, J.T. Nicholls, L. Martin-Moreno, M. Pepper, J.E.F. Frost, D.A.

Ritchie, and G.A.C. Jones, Phys. Rev. B 44, 13549 (1991)

【21】半導體元件物理與製作技術, 施敏, 高立出版社, 民國九十年

【22】VLSI 製造技術, 莊達人, 高立出版社, 民國八十六年