1. 超灵敏微位移 传感器 基于单电子晶体管的 报告人 ： 安雪华 02 级 20 系

2. 主要内容  研究热点  单电子晶体管的优良性质  以单电子晶体管为基础设计的高灵敏度微位 移传感器  结果与讨论  引文

3. 微位移传感器 —— 科学家的新宠儿  研究意义：机械微观化，对 纳米尺度振动位移的测量灵 敏度提出要求  优良性质： 30 mK 真空， 116-MHZ 微振子，灵敏度：  热点： Nature, Appling physics letter 等近年多有 报道，引文中仅 2003 年相 关文章就有 3 篇。

4. 单电子晶体管（ SET ）原理简介 库库仑阻塞与电子隧 穿：微小隧道结中， 一个电子隧穿引起 的电位变化对下一 个电子隧穿产生阻 止作用。 栅栅电压向量子点引 入控制电荷， 形 成三极管式电路。 栅电压 可以完全 控制器件的电导。 具有晶体管的作用。

5.  库仑岛上控制电荷与栅极的关系：  库仑岛中电子数增加 1 引起的电势变化： 库仑岛与弱电极极弱耦合在一起，控制栅极 电压可以改变库仑岛的电化学势，当库仑阻 塞状态与电子隧穿状态之间相互转化时，就 会有小到只有几个电子的电流通过栅极电压 的改变被探测到。

6.  可见单电子管有着对弱电势改变非常好的探 测灵敏度。通过控制栅极电压可以实现对少 数电子运动的控制。  三极管式分子电子晶体管电路示意图

7. 微位移传感器 ——SET 的应用  原理：将单电子管与谐振梁电容耦合（如下图所示）， 振梁振动引起电容 C 变化

8. SET 是最灵敏的静电计，已被证实的灵敏度在 以上。向放置在谐振器上的金属电极上施加偏 压，此纳米谐振子的运动信息就会通过 SET 栅 极与施了偏压的金属电极探测出来 ：电容变化 量将会引起 SET 岛上电荷的变化 从而改变 SET 源极与栅极电位。 ，

9. 灵敏度提高 SET 栅压与电 极偏压反映 放大信号 振子通以交变电流通过 外加磁场驱动，振幅与 频率有关 放大 SET 响应信号 通过电压与频率的 关系计算灵敏度

10.  实验结果 2003 年 德国物理学家 Robert 等人在 Nature 上的文章，他们从 SET 的响应数据算得：实 验最高灵敏度值为 （振梁共振频率 ，温度 30mK ）

11.  问题：噪声  潜力：真空骤热提高振梁品质因子，得到更 强的信号 更好光刻技术缩短振子与ＳＥＴ距离 提高响应速度

12. 单电子晶体管位移传感器的应用前景  单电子器件有低功耗，小体积，高集成度， 量子效应的特点，转化光、声、电为位移信 号，制成各种传感器  分子生物学，医学诊断与治疗，宇宙微射线 探测，袖珍设备，前景广阔  单电子泵，实现对单个电子的控制，对实现 微观世界的可控有重要意义

13. 引文  19 篇英文（ Nature,Science,Physcis Review letter,Appling physcis letter,etc) ， 1 篇中文  2003 年 3 篇， Nature 两篇  近三年的 11 篇

14. Thank you!