分部结构及其形成方法技术

提供具有多个分部维数不同的区域的分部结构及其制造方法，该分部维数具有自相似性的特征。具体地，在星形分部结构中，围绕高分部维数的核芯形成低分部维数的区域。通过调整这些区域的体积与分部结构总体积之比，控制在分部结构中发生的相变的性质，如Ｍｏｔｔ转变或铁磁相变的磁化曲线、电子状态中的量子浑沌等。为了增强控制能力，核芯的分部维数优选大于２．７，围绕核芯的区域的分部维数优选小于２．３。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种分部结构(fractal structure)及其形成方法，尤其是基于新的原理的。
技术介绍
当固体材料应用于电子或光学器件中时，材料的物理性质限制其应用。例如，对于在发光器件中使用半导体材料的情况，在器件中可使用对应于材料带隙的发射波长，但必须考虑到如何改变发射波长。对于与半导体波段有关的物理性质，已实现超晶格控制。更具体地，通过改变超晶格周期，可控制其次波段的带宽，以设计发射波长。为了借助材料设计来控制多电子状态结构，本专利技术人提出基于量子点基结构的多体效应工程，并继续进行理论分析((1)美国专利5430309；(2)美国专利5663571；(3)美国专利5719407；(4)美国专利5828090；(5)美国专利5831294；(6)美国专利6020605；(7)J.Appl.Phys.76，2833(1994)；(8)Phys.Rev.B51，10714(1995)；(9)Phys.Rev.B51，11136(1995)；(10)J.Appl.Phys.77，5509(1995)；(11)Phys.Rev.B53，6963(1996)；(12)Phys.Rev.B53，10141(1996)；(13)Appl.Phys.Lett.68，2657(1996)；(14)J.Appl.Phys.80，3893(1996)；(15)J.Phys.Soc.Jpn.65，3952(1996)；(16)Jpn.J.Appl.Phys.36，638(1997)；(17)J.Phys.Soc.Jpn.66，425(1997)；(18)J.Appl.Phys.81，2693(1997)；(19)Physica(Amsterdam)229B，146(1997)；(20)Physica(Amsterdam)237A，220(1997)；(21)Surf.Sci.375，403(1997)；(22)Physica(Amsterdam)240B，128(1997)；(24)Physica(Amsterdam)IE，226(1997)；(25)Phys.Rev.Lett.80，572(1998)；(26)Jpn.J.Appl.Phys.37，863(1998)；(27)Physica(Amsterdam)245B，311(1998)；(28)Physica(Amsterdam)235B，96(1998)；(29)Phys.Rev.B59，4952(1999)；(30)Surf.Sci.432，1(1999)；(31)International Journal of Modern Physics B.Vol.13，No.21，22，pp.2689-2703，1999)。例如，通过调整量子点之间的隧道现象和量子点内电子之间的相互作用，可望实现各种相关的电子系统。使相邻量子点之间的隧道迁移记为t。然后，如果量子点以正方晶格的形式对准，那么一个电子状态的带宽就为Teff＝4t。如果量子点形成一维链，那么一个电子状态的带宽就为Teff＝2t。在三维量子点阵的情况下，Teff＝6t。亦即，如果D为量子点阵的维数，那么一个电子状态的带宽就为Teff＝2Dt。在此，讨论半填充(每个量子点一个电子)的Mott转变(也称为Mott-Hubbard转变或Mott金属-绝缘体转变)。使量子点内电子的有效相互作用记为Ueff，那么在部分Mott绝缘体上的Hubbard间隙基本上描述为Δ＝Ueff-Teff，并且可通过改变Ueff或t来控制Mott转变。如已经提出的，可通过调整Ueff或t、使用场效应来控制Mott-Hubbard转变，这对于场效应器件是可适用的(上述文献(5)、(6)、(11)和(14))。另一方面，讨论公式Δ＝Ueff-Teff＝Ueff-2Dt，有可能通过控制系统的维数D来控制Mott-Hubbard转变。为此，本申请人已提出可连续改变维数的基于分部的结构，并已表现出通过改变分部维，Mott-Hubbard转变是可控制的。为了能设计更宽的材料，希望通过设计超越单纯分部性质的方法而改变和控制材料的维数。由于物理系统负责信息处理，固有的非线性是必不可少的。对于已使用多年的器件，电子器件使用具有一定程度非线性响应的材料。例如，具有不同负电阻的二端子器件是其电流-电压特性为非线性的器件的一个实例。当然，作为三端子器件，MOS-FET支持着现代技术。通过把这些具有非线性特性的电子器件与线性电子电路耦合并且构造具有非线性特性的信息处理器件，可进行任何需要的计算。然而，对于此种电子电路，由高度集成带来的困难已成为问题。例如，热的产生是一个问题。由内电阻引起的热产生，对于产生电子器件的非线性是必需的，并且对于执行信息处理而言是不可避免和必不可少的。为回避此困难，已做了下述尝试通过增强组件的非线性来减少器件的数量。实施此方案必然导致需要具有与浑沌一样强的非线性的组件。当浑沌经典系统被量化时，量子系统行为的特征是量子浑沌。另一方面，随着组件小型化的发展，被限制在器件中的电子导致表现为量子力学粒子。因而从此观点出发，希望就集中在具有量子浑沌的构成器件。本申请人继续从理论上证明在具有分部配置的结构中的量子系统内，通过改变分部维数特征系统可控制量子浑沌。本专利技术试图实现的一个目的是，通过超越单纯分部性质的设计方法而提供能调制和控制材料维数的。本专利技术试图实现的另一目的是，通过超越单纯分部性质的设计方法而提供能控制相变和浑沌具体为量子浑沌的。专利技术概述经过集中研究这些问题的解决方案，本专利技术人发现，可通过在分部结构的生长过程中随时间改变生长条件而形成更复杂的分部结构，此分部结构具有其特征为多个分部维数的部分。具体地在生长随机分部的过程中，已发现为神经细胞形式的分部结构可通过围绕具有高分部维数的核芯形成具有低分部维数的区域。其次，已发现，可控制在此种类型的分部结构中发生的相变如磁相变、以及浑沌如电子状态中的量子浑沌。由于下面的详细分析，已发现有适于控制这些现象的分部维数。本专利技术基于本专利技术人的研究。亦即，为了克服上述问题，根据本专利技术的第一方面，提供一种包括多个分部维数不同的区域的分部结构，其中，分部维数的特征为自相似性。在本专利技术的第一方面中，通过调整多个区域的体积与分部结构总体积之比，控制在分部结构中发生的相变的性质。或者是，控制电子系统中交互电子的关联。另外，控制铁磁相变的磁化曲线。进一步地，控制在分部结构中出现的浑沌的性质，更具体地，例如控制电子状态中的量子浑沌。除了通过调整多个区域的体积与分部结构总体积之比以外还通过增加磁杂质而引入随机磁场，从而可很好地控制电子状态中的量子浑沌。当然，控制电子状态中的量子浑沌有可能只通过增加磁杂质来控制而不需通过调整多个区域的体积与分部结构总体积之比来控制。这些区域的体积比对应于形成这些区域的原子的数量比例，并且在以下将解释的本专利技术实施例中，它们对应于形成这些区域所需的生长(步骤)时间周期的比例。在本专利技术的第一方面中，分部结构一般包括形成核芯的第一区域，此核芯具有第一分部维数；以及包围第一区域的一个或多个第二区域，第二区域具有低于第一分部维数的第二分部维数。在第一区域和第二区域的整体看起来象星形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分部结构，其中包括多个其分部维数不同的区域，该分部维数具有自相似性的特征。

【技术特征摘要】
JP 2000-5-23 151670/00;JP 2000-6-28 194495/00;JP 21.一种分部结构，其中包括多个其分部维数不同的区域，该分部维数具有自相似性的特征。2.如权利要求1所述的分部结构，其中，通过调整所述多个区域的体积与分部结构总体积之比，控制在分部结构中发生的相变的性质。3.如权利要求1所述的分部结构，其中，通过调整所述多个区域的体积与分部结构总体积之比，控制交互电子系统的电子-电子相关。4.如权利要求1所述的分部结构，其中，通过调整所述多个区域的体积与分部结构总体积之比，控制铁磁相变的磁化曲线。5.如权利要求1所述的分部结构，其中，通过调整所述多个区域的体积与分部结构总体积之比，控制在分部结构中出现的浑沌的性质。6.如权利要求1所述的分部结构，其中，通过调整所述多个区域的体积与分部结构总体积之比，控制电子状态中的量子浑沌。7.如权利要求1所述的分部结构，其中，通过增加磁杂质而控制电子状态中的量子浑沌。8.如权利要求6所述的分部结构，其中，通过增加磁杂质而控制电子状态中的量子浑沌。9.如权利要求1所述的分部结构，其中包括具有第一分部维数且形成核芯的第一区域；以及包围所述第一区域的一个或多个第二区域，该第二区域具有低于所述第一分部维数的第二分部维数。10.如权利要求1所述的分部结构，其中，所述第一区域和第二区域整体表现为星形的形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇贺神隆一，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]