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反向传播光束中硅纳米线的光学捕获、光学束缚及旋转动力学
摘要： 硅纳米线通过基于低数值孔径透镜聚焦的反向传播光束构成的受控光学镊子进行固定与操控。双光束配置可补偿光散射力，从而深入研究易受光学和流体动力学相互作用影响的被捕获纳米线的丰富动力学行为。采用多种偏振构型后，既能观察到具有不同稳定结构的光束缚现象，也能实现光的自旋和/或轨道角动量向被捕获硅纳米线的转移。基于适当光学与流体动力学耦合的布朗动力学模拟精确建模证实：这种丰富的物理图景关键取决于纳米线的非球面形状。此类对多粒子结构与动力学增强的光学控制水平，为纳米流体学和多组分光驱动纳米机器开辟了新前景。
关键词： 光学结合、硅纳米线、光驱动旋转、光学捕获、光角动量
更新于2025-09-09 09:28:46
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硅纳米线中径向分辨的电子结构与载流子输运
摘要： 采用密度泛函理论研究了硅纳米线的电子结构。通过径向分辨态密度分析了不同直径和晶向的纳米线特性，该方法可探究径向空间变化的电子性质，拓展了以往主要基于一维能带结构分析的研究。研究发现纳米线表面与中心区域的电子结构存在显著差异，表明载流子输运主要发生在中心区域。随着直径增大，中心区域的态密度逐渐趋近体材料态密度。当纳米线直径达到约5纳米及以上时，间接带隙等体材料特性开始显现。最后通过原子尺度的传输路径可视化了电流的空间特征，发现电子输运比空穴输运更集中于纳米线中心区域，且受晶向影响。针对硅纳米线在传感器或场效应晶体管等领域日益增长的需求，本研究得出了多项结论（详见文末讨论）。
关键词： 载流子输运、径向分辨态密度、硅纳米线、密度泛函理论、电子结构
更新于2025-09-09 09:28:46
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[第48届IEEE欧洲固态器件研究会议（ESSDERC 2018）- 德累斯顿（2018年9月3日至2018年9月6日）] 2018年第48届欧洲固态器件研究会议（ESSDERC）- 电子-声子散射对硅纳米线热导率的影响
摘要： 即使电子-声子散射对硅纳米线电子特性的影响已被广泛研究，其对声子输运的影响却鲜少受到关注。最新实验首次提供了高硼掺杂（约5×101? cm?3）直径31纳米硅纳米线中掺杂诱导热导率降低的证据。本文提出一个能完整解释这些数据的模型。我们还模拟了磷掺杂硅纳米线的热导率，发现其降幅小于硼掺杂样品。该模型包含界面态、俘获电荷及纳米线与周围介质介电失配导致的不完全电离效应。对于室温下电子直径31纳米的硼/磷掺杂硅纳米线，在接近101? cm?3掺杂浓度时该效应最为显著。增大直径或通过氧化层包覆纳米线可缓解介电失配，从而减弱不完全电离效应。在高掺杂浓度（约5×101? cm?3）下该效应可忽略不计。
关键词： 电子-声子散射、不完全电离、硅纳米线、热导率、掺杂
更新于2025-09-04 15:30:14
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曲率对弯曲硅纳米线热传导的影响
摘要： 研究发现，纳米结构中机械变形诱导产生的曲率会显著影响其应用过程中的稳定性与可靠性。本研究通过分子动力学模拟方法，探究了机械弯曲曲率对硅纳米线（SiNW）热学特性的影响。通过分析曲面几何构型与局部温度/热流分布的关系，我们发现：弯曲硅纳米线径向上不存在温度梯度/热流，而周向局部热流密度随曲率半径变化。值得注意的是，由于非均匀形变导致了长波声子受抑，在弯曲硅纳米线中观察到约10%的热导率降低现象。本研究证明，机械弯曲产生的曲率可用于调控硅纳米线的热导率。
关键词： 热导率、曲率、硅纳米线、热传导、分子动力学模拟
更新于2025-09-04 15:30:14
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高效垂直光纤-芯片耦合的双层光栅耦合器设计与研究
摘要： 设计了一种新型双层光栅耦合器，用于实现单模光纤与硅纳米线之间的高效垂直耦合，具有偏振分集特性，并覆盖1.3和1.55微米两个波长波段。通过理论分析和二维时域有限差分模拟验证了该设计的性能。优化结果表明：在1.56微米波长下可实现横电(TE)偏振41%（-3.87分贝）的双端口输出耦合效率，在1.58微米波长下横磁(TM)偏振耦合效率为32.88%（-4.83分贝），在1.32微米波长下TM偏振耦合效率为27.06%（-5.68分贝）。研究还探讨了实现高耦合效率的双层法布里-珀罗共振效应。
关键词： 硅纳米线、双层光栅耦合器、垂直光纤-芯片耦合、偏振分集、波长波段
更新于2025-09-04 15:30:14
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基于运行时可重构场效应晶体管的高效电路设计
摘要： 有必要从电路设计角度进行早期评估，以判断新兴纳米技术在可行性和实用性等关键方面的表现。基于硅或锗纳米线的可重构场效应晶体管等可重构纳米技术，有望成为实现每个计算单元多重功能的理想基础元件。然而，当代CMOS电路设计若直接应用于这类新兴纳米技术，往往会产生次优方案——例如我们两个典型设计分别出现了31%和71%的面积增大。因此，需要采用能提供定制化电路设计的新方法，才能真正发挥这些可重构纳米技术的卓越特性。为此，我们基于可重构纳米线技术开发了六种功能增强的逻辑门，并将其应用于高效电路设计。通过对一个可重构多功能电路的详细对比研究显示：与CMOS参考设计相比，在保持相似功能的同时，该电路具有更优的归一化延迟（提升20.14%）、面积（提升32.40%）以及作为功耗指标的活动性（提升40%）。我们进一步提出了一种基于硅纳米线可重构FET的新型1位算术逻辑单元设计方案，与当代CMOS版本相比，其面积、归一化电路延迟和活动性分别获得30%、34%和36%的性能提升。
关键词： 硅纳米线（SiNW）晶体管、多独立栅极可重构场效应晶体管、三独立栅极场效应晶体管（TIGFET）、功能增强型逻辑门
更新于2025-09-04 15:30:14