From this, it is estimated that the

From this, it is estimated that the inelastic mean free path for electrons
in GaAs may be as much as 0.12 mm at room temperature. Simulation results
in Si indicate that at room temperature, the ballistic mean free path may be much
smaller, only a few nanometers [11], which may partly explain the success
in scaling of Si MOSFETs discussed above. The inelastic mean free path is on
the order of (and usually equal to) the energy relaxation length le ¼ ve, where e
is the energy relaxation time and v is a characteristic velocity (which is
often the Fermi velocity in a degenerate system).1 Since the phase will likely
remain coherent over these distances, it is quite natural to expect phase interference effects to appear in the transport, and to expect most of the assumptions
inherent in the Boltzmann picture to be violated. A small device will then
reflect the intimate details of the impurity distribution in the particular device,
and macroscopic variations can then be expected from one device to another.
These effects are, of course, well known in the world of mesoscopic devices.
Thus, the study of mesoscopic devices, even at quite low temperatures,
provides significant insight into effects that may well be expected to occur in
future devices.
Consider, as an example, a simple MOSFET with a gate length of 50 nm and a
gate width of 100 nm. If the number of carriers in the channel is 21012 cm2,
there are only about 100 electrons on average in the open channel. If there is a
fluctuation of a single impurity, the change in the conductance will not be 1%,
but will be governed by the manner in which the phase interference of the
carriers is affected by this fluctuation. This effect is traditionally taken to be of
order e2=h, which leads to a fluctuation in conductance of about 40 mS. If our
device were to exhibit conductance of 1 S/mm (of gate width), the absolute
conductance would only be 100 mS, so that the fluctuation is on the order of 40%
of the actual conductance. This is a very significant fluctuation, arising from
the lack of ensemble averaging in the limited number of carriers in the device.
In fact, this may well be a limiting mechanism for the down-scaling of individual
transistor sizes, when trying to realize circuit architectures involving 100s of
millions of transistors that have to perform within a relatively narrow range
of tolerance, necessitating entirely new types of fault tolerant designs to accommodate such fluctuations.
1
There is some ambiguity here because the energy relaxation time is usually defined as the effective
inverse decay rate for the mean electron energy or temperature. The definition here talks about a
mean free path for energy relaxation, which is not quite the same thing. This is complicated by the
fact that, in mesoscopic systems, one really talks about a phase-breaking time, which is meant to
refer to the average time for relaxation of the coherent single-particle phase of a charge carrier.
Again, this is a slightly different definition. This ambiguity exists throughout the literature, and
although we will probably succumb to it in later chapters, the reader should recognize these subtle
differences.

Kết quả (Việt) 1:

Từ đây, người ta ước tính rằng không dản ra đường có nghĩa là miễn phí cho điện tửở GaAs có thể càng nhiều càng 0,12 mm ở nhiệt độ phòng. Kết quả mô phỏngtrong Si chỉ ra rằng ở nhiệt độ phòng, đường miễn phí có nghĩa là tên lửa đạn đạo có thể là nhiềunhỏ hơn, chỉ một vài nanometers [11], một phần có thể giải thích sự thành côngở rộng của Si MOSFETs thảo luận ở trên. Con đường không dản ra có nghĩa là miễn là trênThứ tự của (và thường tương đương với) năng lượng thư giãn dài le ¼ v e, mà elà thời gian thư giãn của năng lượng, và v là một vận tốc đặc trưng (mà làthường trong một hệ thống thoái hóa Fermi vận tốc).1 kể từ giai đoạn sẽ có khả năngduy trì mạch lạc trên một khoảng cách này, nó là khá tự nhiên để mong đợi giai đoạn can thiệp hiệu ứng xuất hiện trong phương tiện giao thông, và mong đợi nhất của các giả địnhvốn có trong ảnh Boltzmann để được vi phạm. Một thiết bị nhỏ sẽ sau đóphản ánh các chi tiết thân mật của các tạp chất phân phối thiết bị cụ thể,và vĩ mô các biến thể sau đó có thể được mong đợi từ một thiết bị khác.Những hiệu ứng này là, tất nhiên, cũng được biết đến trong thế giới của các thiết bị mesoscopic.Vì vậy, việc nghiên cứu các thiết bị mesoscopic, ngay cả ở nhiệt độ khá thấp,cung cấp cái nhìn sâu sắc đáng kể vào hiệu ứng có thể cũng được dự kiến sẽ xảy ra trongCác thiết bị trong tương lai.Xem xét, ví dụ, một MOSFET đơn giản với chiều dài cửa 50 nm và mộtcổng rộng 100 nm. Nếu số lượng các tàu sân bay trong các kênh là 2 1012 cm 2,có những chỉ khoảng 100 electron trên trung bình trong mở kênh. Nếu đó là mộtsự biến động của một tạp chất duy nhất, sự thay đổi trong dẫn sẽ không là 1%,nhưng sẽ được điều chỉnh bởi cách thức mà trong đó sự can thiệp của giai đoạn của cáctàu sân bay bị ảnh hưởng bởi biến động này. Hiệu ứng này theo truyền thống được thực hiện để cácĐặt hàng e2 = h, dẫn đến một biến động trong dẫn của khoảng 40 mS. nếu chúng tôithiết bị đã là để triển lãm dẫn 1 S/mm (của cổng rộng), tuyệt đốidẫn sẽ chỉ có 100 mS, do đó biến động là trên thứ tự của 40%trong thực tế dẫn. Đây là một biến động rất quan trọng, phát sinh từviệc thiếu các ensemble trung bình trong số hạn chế các tàu sân bay trong thiết bị.Trong thực tế, điều này cũng có thể là một cơ chế giới hạn cho xuống mở rộng của cá nhânKích thước bóng bán dẫn, khi cố gắng để nhận ra các mạch kiến trúc liên quan đến 100s củahàng triệu bóng bán dẫn có thể thực hiện trong phạm vi tương đối hẹpkhoan dung, Hải hoàn toàn mới loại lỗi khoan dung thiết kế để thích ứng với biến động như vậy.1Có một số sự mơ hồ ở đây bởi vì thời gian thư giãn của năng lượng thường được định nghĩa như là những hiệu quảnghịch đảo phân rã các tỷ lệ năng lượng điện tử có nghĩa là hoặc nhiệt độ. Định nghĩa ở đây nói về mộtcó nghĩa là con đường miễn phí để thư giãn, năng lượng, mà không phải là khá cùng một điều. Điều này là phức tạp bởi cácthực tế rằng, trong hệ thống mesoscopic, một trong những thực sự nói về một thời gian pha vi phạm, có nghĩa là đểtham khảo thời gian trung bình để thư giãn của giai đoạn một-hạt mạch lạc của một tàu sân bay phí.Một lần nữa, đây là một định nghĩa hơi khác nhau. Sự mơ hồ này tồn tại trong văn học, vàmặc dù chúng tôi có lẽ sẽ succumb đến nó trong các chương sau đó, người đọc sẽ nhận ra những tinh tếsự khác biệt.

Kết quả (Việt) 2:

Từ đó, người ta ước tính rằng không đàn hồi đường tự do trung bình của electron
trong GaAs có thể được càng nhiều càng 0,12 mm ở nhiệt độ phòng. Kết quả mô phỏng
trong Si chỉ ra rằng ở nhiệt độ phòng, các đạn đạo đường tự do trung bình có thể được nhiều
nhỏ hơn, chỉ có một vài nanomet [11], trong đó có thể phần nào giải thích sự thành công
trong mở rộng quy mô của Si MOSFETs thảo luận ở trên. Các dản đường tự do trung bình là vào
thứ tự của (và thường là bằng) năng lượng dài thư giãn le ¼ e v?, Ở đâu? E
là lần năng lượng thư giãn và v là vận tốc đặc trưng (đó là
thường xuyên vận tốc Fermi trong một thoái hóa hệ thống) 0,1 Kể từ giai đoạn có khả năng sẽ
vẫn mạch lạc qua các khoảng cách này, nó là khá tự nhiên để kỳ vọng tác động giai đoạn nhiễu xuất hiện trong giao thông vận tải, và mong đợi nhất của các giả định
vốn có trong các hình ảnh Boltzmann bị vi phạm. Một thiết bị nhỏ sau đó sẽ
phản ánh các chi tiết thân mật của sự phân bố tạp chất trong thiết bị đặc biệt,
và các biến vĩ mô sau đó có thể được mong đợi từ một thiết bị khác.
Các tác động này, tất nhiên, cũng được biết đến trong thế giới của các thiết bị vi mô.
Như vậy, nghiên cứu của các thiết bị vi mô, ngay cả ở nhiệt độ khá thấp,
cung cấp cái nhìn sâu sắc đáng kể vào hiệu ứng mà cũng có thể được dự kiến sẽ diễn ra trong
các thiết bị trong tương lai.
Xem xét, như là một ví dụ, một MOSFET đơn giản với một chiều dài cửa khẩu 50 nm và
chiều rộng cửa 100 nm . Nếu số lượng các tàu sân bay trong kênh là 2? 1012 cm? 2,
chỉ có khoảng 100 electron trên trung bình trong kênh hở. Nếu có một
sự biến động của một tạp chất duy nhất, sự thay đổi trong độ dẫn sẽ không được 1%,
nhưng sẽ được điều chỉnh bởi cách thức mà sự can thiệp giai đoạn của
hãng bị ảnh hưởng bởi biến động này. Hiệu ứng này là truyền thống được đưa đến là của
để e2 = h, dẫn đến một sự biến động trong độ dẫn điện của khoảng 40 mS. Nếu chúng tôi
thiết bị là để triển lãm dẫn của 1 S / mm (chiều rộng cửa), tuyệt đối
dẫn sẽ chỉ là 100 mS, do đó sự biến động là vào thứ tự của 40%
của độ dẫn thực tế. Đây là một sự biến động rất lớn, phát sinh từ
việc thiếu quần trung bình trong số lượng hạn chế của các hãng điện thoại.
Trong thực tế, điều này cũng có thể là một cơ chế hạn chế đối với down-rộng của cá nhân
kích thước bóng bán dẫn, khi cố gắng để nhận ra kiến trúc mạch liên quan đến 100 của
hàng triệu transistor mà phải thực hiện trong một phạm vi tương đối hẹp
của lòng khoan dung, cần phải loại hoàn toàn mới của thiết kế chịu lỗi để chứa biến động như thế.
1
có một số mơ hồ ở đây vì thời gian năng lượng thư giãn thường được định nghĩa là hiệu quả
sâu nghịch đảo tỷ lệ đối với năng lượng electron trung bình hoặc nhiệt độ. Định nghĩa ở đây nói về một
con đường tự do trung bình để thư giãn năng lượng, mà không phải là khá giống nhau. Đây là phức tạp bởi
thực tế rằng, trong các hệ thống vi mô, ai thực sự nói về một thời gian giai đoạn phá, đó là có nghĩa là để
tham khảo thời gian trung bình để thư giãn trong những giai đoạn hạt đơn mạch lạc của một tàu sân bay phí.
Một lần nữa, đây là một định nghĩa hơi khác nhau. Sự nhập nhằng này tồn tại trong suốt văn học, và
mặc dù chúng ta có lẽ sẽ không chống nổi nó trong chương sau, người đọc cần nhận ra những tinh tế
khác biệt.