FI122219B - Arrangement in the waveguide branch for channeling the electron current and a similar method - Google Patents

Arrangement in the waveguide branch for channeling the electron current and a similar method Download PDF

Info

Publication number
FI122219B
FI122219B FI20085629A FI20085629A FI122219B FI 122219 B FI122219 B FI 122219B FI 20085629 A FI20085629 A FI 20085629A FI 20085629 A FI20085629 A FI 20085629A FI 122219 B FI122219 B FI 122219B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
channel
electron
output
output channel
input
Prior art date
Application number
FI20085629A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20085629A (en
FI20085629A0 (en
Inventor
Pekka Neittaanmaeki
Lev M Baskin
Boris A Plamenevskii
Alexey A Pozharsky
Original Assignee
Pekka Neittaanmaeki
Lev M Baskin
Boris A Plamenevskii
Alexey A Pozharsky
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pekka Neittaanmaeki, Lev M Baskin, Boris A Plamenevskii, Alexey A Pozharsky filed Critical Pekka Neittaanmaeki
Priority to FI20085629A priority Critical patent/FI122219B/en
Publication of FI20085629A0 publication Critical patent/FI20085629A0/en
Priority to PCT/FI2009/050542 priority patent/WO2010007207A1/en
Publication of FI20085629A publication Critical patent/FI20085629A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI122219B publication Critical patent/FI122219B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66977Quantum effect devices, e.g. using quantum reflection, diffraction or interference effects, i.e. Bragg- or Aharonov-Bohm effects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

JÄRJESTELY AALTOJOHDINHAARASSA ELEKTRONIVIRRAN KANAVOIMISEKSI JA VASTAAVA MENETELMÄWAVE WIRING ARRANGEMENT FOR ELECTRONIC CURRENT DRAWING AND SIMILAR METHOD

Keksinnön kohteena on järjestely aaltojohdinhaarassa elekt-5 ronivirran kanavoimiseksi, jossa haarassa on sovitettu yhtymään tulokanavisto ja ainakin kaksi lähtökanavaa ja joka elekt-ronivirta on sovitettu kanavoitavaksi tulokanavistosta haluttuun lähtökanavaan ohjausvälineillä, jotka on sovitettu toiseen lähtökanavaan. Lisäksi keksintö koskee myös vastaavaa menetel-10 mää.The invention relates to an arrangement in a waveguide branch for multiplexing an electron stream having an inlet channel and at least two output channels arranged to be interconnected and which electronic channel being adapted to be channeled from an input channel to a desired output channel by control means adapted to the second output channel. Further, the invention also relates to a corresponding process.

Tekniikan tasoa elektronivirtojen hallitsemisessa aaltojohtimis-sa edustavat aaltojohdinhaarat. Ne ovat erityisiä kytkimiä, jotka yhdistävät ainakin kolme aaltojohdinta toiminnallisesti 15 toisiinsa. Eräs esimerkki tällaisesta haaraumatyypistä on Y-haara. Se muodostaa tyypillisesti erityisen kammion, johon aaltojohtimet kytkeytyvät asetetussa geometriassa suhteessa toisiinsa. Eräs haaran tehtävistä on ohjata ainakin yhdestä johtimesta kammioon sisäänmenevä elektronisuihku halutulla 20 tavalla yhteen tai useampaan ulostulojohtimeen. Yksinkertaisimmillaan kyse voi olla aaltojohtimen valinnasta, jolloin voidaan puhua myös kytkinyksiköstä.The state of the art in controlling electron currents in waveguide is represented by waveguide branches. They are special switches which functionally connect at least three waveguides 15 to each other. One example of such a branching type is the Y branch. It typically forms a special chamber to which the waveguides are connected relative to one another in a set geometry. One of the functions of the branch is to direct an electron beam entering the chamber from at least one conductor to one or more output conductors as desired. At its simplest, it can be a matter of choosing a waveguide, which can also be called a switching unit.

Tunnettua on myös pyrkiä muodostamaan Y-haara sellaiseksi, että 25 sisäänmeno- ja ulostuloaaltojohtimien välinen kulma olisi mahdollisimman optimaalinen suhteessa toisiinsa. Kuten tunnettua, johtimissa ja kytkinhaarassa tapahtuvat heijastumat aiheuttavat o ^ häviöitä elektronivirtoihin, joka on tunnettu ongelma. Eräs o pyrkimys on muodostaa haaraumaan kytkettyjen aaltojohtimien cm 30 välinen kulma mahdollisimman lähelle 180 astetta nolla-heijastu- c man ja lähes täydellisen siirtymän aikaan saamiseksi. Tähän o, liittyviä ratkaisuja esittävät muun muassa Internet-viitteet [1]It is also known to seek to form a Y-branch such that the angle between the inlet and outlet waveguides is as optimal as possible relative to one another. As is well known, reflections in the conductors and the switch branch cause a loss in electron currents, which is a known problem. One tendency is to form an angle between the cm 30 of the waveguides coupled to the branch as close as possible to 180 degrees to achieve zero reflection and near-perfect displacement. Solutions related to this o are provided, inter alia, by Internet references [1]

CMCM

S ja [2].S and [2].

00 o o00 o o

CMCM

35 Patenttijulkaisuista tunnettuja aaltojohdmjärjestelyjä esittävät US - patentti 5,903,010, EP - patenttihakemusjulkaisu 0 520 966 A2 ja WO - julkaisu 01/88953 A2.Known waveguide arrangements from the patents are disclosed in U.S. Patent No. 5,903,010, European Patent Application Publication No. 0 520 966 A2 and WO Publication 01/88953 A2.

2 US - patentti 5,640,022 esittää kvanttiefektilaitetta, jonka eräässä sovellusmuodossa (kuva 28) ohjausvälineet on sijoitettu lähtökanavaan. Ohjausvälineet muodostavat tässä tapauksessa potentiaalimuurin eli eräänlaisen "peilin", joka heijastaa 5 elektronivirran ainakin osittain myös toiseen lähtökanavaan. Heijastuksen aikaan saamiseksi ohjausvälineet muodostavat lähtö-kanavaan "potentiaali pilven", jolloin ohjausvälineiden sähköinen vuorovaikutus vaikuttaa kanavan koko poikkileikkauksen alueella. Tällöin laite toimii diodiperiaatteella eli elekt-10 ronivirtaa on molemmissa lähtökanavissa.2 U.S. Patent 5,640,022 discloses a quantum effect device in which, in one embodiment (Fig. 28), the control means is disposed in an output channel. The control means in this case form a potential wall, or a kind of "mirror", which at least partially reflects the electron current to the second output channel. To achieve reflection, the control means forms a "potential cloud" in the output channel, whereby the electrical interaction of the control means affects the entire cross-sectional area of the channel. In this case, the device operates on a diode principle, i.e. there are electron currents in both output channels.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan järjestely aalto-johdinhaarassa, joka on tunnettuun nähden nopeatoimisempi ja sietää myös hyvin elektronien välisestä vuorovaikutuksesta 15 aiheutuvia häiriöitä. Lisäksi keksinnöllä on tarkoitus toisaalta yksinkertaistaa ja toisaalta myös monipuolistaa aaltojohdinkyt-kimien toteutusta. Keksinnön mukaisen järjestelyn tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Lisäksi keksintö koskee myös menetelmää elektronivirran kanavoimiseksi aaltojoh-20 dinhaarassa, jonka menetelmän tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 12.It is an object of the present invention to provide an arrangement in a waveguide branch which is more responsive to the prior art and also well tolerates interference from electron interaction. Furthermore, the invention is intended, on the one hand, to simplify and, on the other hand, to diversify the implementation of waveguide switches. Characteristic features of the arrangement according to the invention are set forth in claim 1. Further, the invention also relates to a method for channeling an electron current in a waveguide branch, the method of which is characterized in claim 12.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa aaltojohdinhaaran ohjausvälineet muodostuu toiminnaltaan sähköiseen vuorovaikutukseen perus-25 tuvista välineistä, joilla on sovitettu muutettavaksi ohjausvä- ^ lineillä varustetun lähtökanavan geometriaa elektronivirran o ^ kanavoimiseksi vastakkaiseen lähtökanavaan. Tällöin haaran 9 kanavat voivat yhtyä toisiinsa siten, että pääosa tulokanaviston ^ elektronivirrasta kanavoituu ohjausvälineillä varustettuun x g 30 lahtökanavaan.In the solution of the invention, the waveguide branch control means consist of electrical interaction based means adapted to change the geometry of the output channel provided with the control means to channel the electron current to the opposite output channel. Hereby, the channels of the branch 9 may be interconnected such that the majority of the electron current in the input channel channel is channeled to the x g 30 output channel provided with the control means.

CDCD

(M(M

ίο Erään sovellusmuodon mukaan tulokanaviston ja lähtökanaviston co o geometrialla voidaan vaikuttaa aaltojohdinhaaran toivotunlaiseenίο According to one embodiment, the co o geometry of the input duct and the output duct may influence the desired waveguide branch

CMCM

toimintaan. Erään sovellusmuodon mukaan lähtökanavien välinen 35 kulma voi olla yllättävällä tavalla suurempi kuin tulokanavan ja kunkin lähtökanavan välinen kulma.activities. According to one embodiment, the angle between the output channels 35 can be surprisingly larger than the angle between the input channel and each output channel.

33

Ohjausvälineiden toimintaperiaate perustuu sähköiseen vuorovaikutukseen. Tällöin ohjausvälineillä varustetun ainakin yhden lähtökanavan geometriaa voidaan muuttaa elektronivirran kanavoimiseksi toiseen lähtökanavaan. Erään sovellusmuodon mukaan 5 ohjausvälineet voivat muodostua sähköiseen vuorovaikutukseen perustuvasta porttielementistä.The operating principle of the control means is based on electronic interaction. Hereby, the geometry of the at least one output channel provided with the control means can be changed to channel the electron current to the second output channel. According to one embodiment, the control means 5 may consist of a gate element based on electronic interaction.

Aaltojohdinkytkimen toiminnan tehostamiseksi aaltojohdinhaaraan voi kuulua myös rajoitinrakenne. Sillä voidaan estää elekt-10 ronivirran pääsy toiseen lähtökanavaan suoraan tulokanavasta.The waveguide branch may also include a restrictor structure to enhance the operation of the waveguide switch. It can prevent the electron-10 current from entering another output channel directly from the input channel.

Myös elektronivirran energiaa voidaan hallita aaltojohdinkytkimen toiminnallisuuden parantamiseksi. Eräs ensimmäinen tapa on järjestää tulokanavan geometriaan kaksi kaventumaa. Erään toisen 15 sovellusmuodon mukaan tulokanavassa voi olla toiminnallinen elektronimonokromaattori. Keksinnön mukainen järjestely voi olla osana esimerkiksi key scheme- tai liipaisujärjestelmää (trigger system).Electron current energy can also be controlled to improve the functionality of the waveguide switch. One first way is to arrange two narrows in the input channel geometry. According to another embodiment, the input channel may have a functional electron monochromator. The arrangement according to the invention may be part of, for example, a key scheme or a trigger system.

20 Muut keksinnölle ominaiset piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista ja muita keksinnöllä saavutettavia etuja on mainittu enemmän selitysosassa.Other features of the invention will be apparent from the appended claims and other advantages of the invention are mentioned more fully in the specification.

Keksintöä, jota eivät seuraavassa esitettävät suoritusmuodot 25 mitenkään rajoita, selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin ^ kuviin, joissa o C\1 ? Kuva 1 esittää erästä esimerkkiä keksinnön mukaises- ^ ta aaltojohdinhaarasta kaaviokuvana ilman x £ 30 elektronivirtoja, en Kuva 2 esittää kuvan 1 mukaista sovellusesimerkkiäThe invention, which is not to be limited in any way by the following embodiments, will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, wherein o C 1? Fig. 1 shows an example of a waveguide branch according to the invention in a schematic view without x £ 30 electron currents, Fig. 2 shows an example of an embodiment according to Fig. 1

CMCM

S aaltojohdinhaarasta elektronivirtoineen oh- oo § jausvälineiden ollessa ensimmäisessä toimin-The waveguide branch with electron currents ohms § with the distribution means in the first operation

C\JC \ J

tatilassaan, 35 Kuva 3 esittää kuvan 1 mukaista sovellusesimerkkiä aaltojohdinhaarasta elektronivirtoineen oh- 4 jausvälineiden ollessa toisessa toimintatilassaan,Fig. 3 shows an embodiment of the waveguide branch with electron currents according to Fig. 1 with the control means in its second mode of operation,

Kuva 4 esittää erästä toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta aaltojohdinhaarasta kaaviokuvana 5 ilman elektronivirtoja,Fig. 4 shows another example of a waveguide branch according to the invention, schematically 5 without electron currents,

Kuva 5 esittää erästä kolmatta sovellusesimerkkiä keksinnön mukaisesta aaltojohdinhaarasta kaaviokuvana elektronivirtoineen ohjausvälineiden ollessa toisessa toimintatilassaan, 10 Kuva 6 esittää erästä neljättä sovellusesimerkkiä keksinnön mukaisesta aaltojohdinhaarasta kaaviokuvana elektronivirtoineen ohjausvälineiden ollessa toisessa toimintatilassaan,Figure 5 shows a third exemplary embodiment of a waveguide branch according to the invention as a schematic diagram with electron currents in the second mode of operation, 10 Fig. 6 illustrates a fourth embodiment example of a waveguide branch according to the invention with the electronic means in second mode,

Kuva 7 esittää erästä sovellusesimerkkiä keksinnön 15 mukaisten ohjausvälineiden rakenteesta poik kileikkauksena sivulta tarkasteltuna ja Kuva 8 esittää kuvan 7 sovellusesimerkkiä yksinker taistettuna päältä päin tarkasteltuna.Figure 7 is a side elevational view of an embodiment of the control means of the invention 15 and Figure 8 is a simplified top view of the embodiment of Figure 7.

20 Kuvissa 1 - 6 on esitetään eräitä esimerkkejä keksinnön mukaisista järjestelyistä elektronivirran E kanavoimiseksi kvantti-aalto j ohdinhaarassa 20 kaaviokuvana. Tarkastelusuunnan voidaan sanoa olevan näissä ylhäältä päin nähtynä. On huomattava, että järjestelyn ohella keksintö koskee myös vastaavaa menetelmää 25 elektronivirran E kanavoimiseksi aaltojohdinhaarassa 20.Figures 1-6 show some examples of arrangements according to the invention for channeling an electron current E in a quantum wave conductor branch 20 in a schematic view. The direction of view can be said to be seen from above. It should be noted that, in addition to the arrangement, the invention also relates to a corresponding method 25 for channeling an electron current E in a waveguide branch 20.

δ ^ Kuvassa 1 esitetään yksinkertaistettuna järjestelyn peruselemen- sj- ? tit. Pääosinaan järjestelyyn kuuluu haarassa 20 yhtymään sovite- tut ainakin yksi pääasiallisen suoraviivainen tulokanava 11, x £ 30 ainakin kaksi pääasiallisen suoraviivaista lähtökanavaa 12, 13 σ> ja ohjausvälineet 14 elektronivirran E kanavoimiseksi kvantti- c\j ίο aaltojohtimien 11 - 13 välillä hallitulla tavalla. Yleisemmin oo § voidaan puhua myös tulo- ja lähtökanavistosta 11 - 13. Puolijoh-δ ^ Figure 1 illustrates, in simplified form, the basic elements of the arrangement? tit. The arrangement mainly comprises at least one main linear input channel 11, x 30, arranged in the branch 20, and at least two main linear output channels 12, 13 σ> and control means 14 for channeling the electron current E between quantized waveguides 11-13. More generally, oo § can also be referred to as the input and output channels 11 - 13.

CVJCVJ

tavat aaltojohtimet 11 - 13 voivat olla kaikki leveydeltään a 35 toisiaan vastaavia. Eräitä esimerkkejä kanavien 11 - 13 perus-poikkileikkauksista voidaan mainita neliömäinen (a*a), suorakul- 5 miomainen (a*b) ja vaikkapa kulmistaan pyöristetty kanava. Poikkileikkaus ei ole tarkoitettu rajoittamaan keksinnön sovellettavuutta .The conventional waveguides 11-13 may all be of a width 35 a equivalent to each other. Some examples of basic cross-sections of channels 11 to 13 include square (a * a), rectangular (a * b) and, for example, rounded corners. The cross-section is not intended to limit the applicability of the invention.

5 Kuvassa 2 esitetään elektronivirran E kulkua aaltojohtimissa 11 - 13. Yleisellä tasolla voidaan puhua haaraan 20 ainakin yhdellä tai jopa useammalla väylällä tuotavasta elektronivirrasta E. Elektronivirran E johtamiseksi haarasta 20 eteenpäin aaltojoh-dinjärjestelmässä tehdään päätös/valinta ainakin kahden tai jopa 10 useamman vaihtoehtoisen väylän 12, 13 väliltä. Haaraan 20 tuotavaa elektronivirtaa E kuvataan paksulla katkoviivanuolella, päävirrasta E sironneita / heijastuneita elektronivirtoja E2, E3 ohuilla yhtenäisillä nuolilla ja varsinaista mielenkiinnon kohteena olevaa ja haluttua elektronivirtaa paksulla yhtenäisel-15 lä nuolella E2.Figure 2 illustrates the flow of electron current E in waveguides 11-13. Generally speaking, electron current E can be applied to branch 20 via at least one or even more paths to conduct electron current E from branch 20 in a waveguide system to make / select at least two or , Between 13. The electron current E introduced into the branch 20 is represented by a thick dashed arrow, the scattered / reflected electron currents E2, E3 from the main current E by thin solid arrows, and the actual electron current of interest by a thick solid E2.

Keksinnön mukaiseen järjestelyyn kuuluu myös jo edellä mainitut ohjausvälineet 14. Niillä haaraan 20 ainakin yhdellä tulo-kanavalla 11 tuotu pääelektronivirta E3 kanavoidaan valittuun 20 lähtökanavaan 12, 13. Ohjausvälineet 14 on keksinnössä nyt yllättävällä tavalla lähtökanavassa 12, josta käsin elektronivirran E3 kanavointia haluttuun lähtökanavaan 12, 13 nyt siis hallitaan.The arrangement according to the invention also includes the aforementioned control means 14. The main electron current E3 introduced by the branch 20 into at least one input channel 11 is channeled to the selected 20 output channels 12, 13. The control means 14 are now surprisingly in the output channel 12 13 is now governed.

25 Seuraavassa lähtökanavia 12, 13 nimitetään ensimmäiseksi lähtö- ^ kanavaksi 12 ja toiseksi lähtökanavaksi 13. Erään sovellusmuodon o mukaan ohjausvälineet 14 voivat muodostua välineis- •sj- ? tä/elementeistä 15, joiden toimintaperiaate perustuu sähköiseen ^ vuorovaikutukseen. Esimerkiksi tällaisilla välineillä voidaan x £ 30 muuttaa esimerkiksi ensimmäisen lähtökanavan 12 tehollista cd geometriaa elektronivirran E kanavoimiseksi toiseen, ensimmäi-In the following, the output channels 12, 13 are referred to as the first output channel 12 and the second output channel 13. According to one embodiment o, the control means 14 may be formed by means of • sj-? of the elements 15 whose operating principle is based on electronic interaction. For example, with such means, x £ 30, for example, can change the effective cd geometry of the first output channel 12 to channel the electron current E to the second,

CVJCVJ

S seen kanavaan 12 nähden vastakkaiseen lähtökanavaan 13. Kuvan 2 oo § mukaisessa tilanteessa kytkin 14 on ensimmäisessä toimintatilas-In the situation according to Fig. 2o o, the switch 14 is in the first mode of operation.

CVJCVJ

saan. Tällöin se voi olla sähköisesti passiivinen (V = 0), 35 jolloin sillä ei ole vaikutusta kanavoitavaksi tarkoitettuun elektronivirtaan E3. Tämän seurauksena elektronivirta E3 pääsee 6 vapaasti kytkimen 14 ohi ja siten se kanavoituu suurella todennäköisyydellä kanavaan 12 ilman siihen kohdistettavaa vuorovaikutusta. Elektroniaallon heijastumistodennäköisyys takaisin sisäänmenokanavaan 11 samoin kuin myös sen etenemistodennäköi-5 syys toiseen ulostulokanavaan 13 on huomattavasti pienempi.I can get. In this case, it can be electrically passive (V = 0), whereby it has no effect on the channel current electron current E3. As a result, the electron current E3 passes 6 freely past the switch 14 and thus is highly likely to be channeled to the channel 12 without any interaction thereon. The likelihood of reflection of the electron wave back into the input channel 11, as well as its propagation probability 5 to the second output channel 13, is significantly lower.

Yleisellä tasolla voidaan puhua ohjausvälineistä 14, jotka on sovitettu muuttamaan lähtökanavan 12 geometriaa elektronivirran E kanavoimiseksi haluttuun lähtökanavaan 12, 13. Tällöin elekt-10 ronivirta E kanavoituu kulloinkin pääasiallisen oleellisesti vain yhteen lähtökanavaan (tai sen jälkeiseen toiminnalliseen kohteeseen, koska elektronivirta E kanavoituu joka tapauksessa aluksi tulokanavasta 11 ohjausvälineillä 14 varustettuun lähtö-kanavaan 12), jolloin toinen lähtökanavista (tai sitä seuraavis-15 ta toiminnallisesta kohteesta) on elektronivirraton. Toisin sanoen, järjestelyssä on kyse kvanttikytkimestä, jossa elekt-ronivirralle E valitaan haluttu lähtökanava eli pääte.At a general level, control means 14 adapted to change the geometry of the output channel 12 to channel the electron current E to the desired output channel 12, 13 is then channeled electronically to substantially only one output channel (or subsequent functional object since electron current E is from the input channel 11 to the output channel 12 provided with control means 14), wherein one of the output channels (or subsequent functional object) is electron-free. In other words, the arrangement is a quantum switch in which the desired output channel or terminal is selected for the electron current E.

Erään sovellusmuodon mukaan ohjausväline voi olla sähköiseen 20 vuorovaikutukseen perustuva porttielementti (gate element), hallintaelektrodi 15. Porttielementin 15 tekninen toteutustapa on alan ammattimiehelle siinä määrin ilmeistä, että siihen ei tässä tarkemmin paneuduta. Eräs esimerkki esitetään kuvassa 7, johon palataan tarkemmin tuonnempana.According to one embodiment, the control means may be an electronic gate element, a control electrode 15. The technical implementation of the gate element 15 will be apparent to one skilled in the art without being specifically addressed herein. An example is shown in Figure 7, which will be discussed in more detail below.

25 ^ Erään sovellusmuodon mukaan kanavat 11 - 13 voivat yhtyä toi- o ^ siinsa aaltojohdinhaarassa 20 siten, että pääosa tulokanavan 11 sj- ? elektronivirrasta E kanavoituu elektronivirtana Ex suoraan kytkimellä 14 varustettuun lähtökanavaan 12. Koska tulo- ja x £ 30 lähtökanavat 11 - 13 on kytketty toisiinsa sopivaan asetelmaan, g) tapahtuu pääelektronivirran E ohjautuminen lähtökanavaan 12 ίο spontaanisti eli ilman ohjaavaa vuorovaikutusta itse haara- oo § alueella 20', joka juuri on tunnusomaista tekniikan tason mukai-According to one embodiment, the channels 11-13 may overlap in the waveguide branch 20 such that the major part of the input channel 11sj-? electron current E is channeled as electron current Ex directly to output channel 12 with switch 14 Since the input and x £ 30 output channels 11 to 13 are connected in a suitable arrangement, g) the main electron current E is directed spontaneously, i.e. without direct interaction which is characterized by state of the art-

CMCM

sille ratkaisuille. Tämä tarkoittaa sitä, että itse varsinainen 35 haarauma-alue 20' (kuvassa 1 katkoviivaneliöity alue), joka voidaan ymmärtää kanaville 11 - 13 yhteisenä, ei ole tarvetta 7 järjestää mitään ohjaavaa välineistöä elektronivirran E3 ohjaamiseksi haluttuun kanavaan 12, 13. Haarauma-alue 20' voi olla jopa täysin vapaa sähköiseen vuorovaikutukseen perustuvista ohjausvälineistä, joilla voitaisiin vaikuttaa / valita elekt-5 ronivirralle Ex haluttu ulostulokanava.for that solution. This means that the actual branching region 20 '(dotted line region in Figure 1), which can be understood as common to channels 11 to 13, does not need to provide any control means for directing the electron current E3 to the desired channel 12, 13. Branching region 20 may even be completely free from electronic interaction control means that could influence / select the desired output channel for the electron current Ex.

Keksinnön mukainen järjestely monipuolistaa aaltojohdinjärjestelmien toteutusmahdollisuuksia. Nyt aaltojohtimien 11 - 13 kytkeytymisgeometria voi olla nyt vapaampi suhteessa toisiinsa. 10 Myös kytkimen 20 erotuskyky paranee. Elektronivirtojen kanavoi-tumistodennäköisyydet ovat selvästi toisistaan erotuskykyisempiä kuin esimerkiksi tekniikan tason mukaisissa Y-haara- / kam-mioratkaisuissa. Niissä molemmat lähtökanavat ovat suoraviivaisia jatkeita tulokanavalle. Tällöin elektronivirran ohjaaminen 15 oikeaan / haluttuun lähtökanavaan on huomattavasti haasteelli-sempaa kuin keksinnön mukaisessa järjestelyssä.The arrangement according to the invention diversifies the implementation possibilities of the waveguide systems. Now the coupling geometry of the waveguides 11 to 13 can now be looser with respect to each other. Also, the resolution of the switch 20 is improved. The channelization probabilities of electron currents are clearly more distinct from each other than, for example, the prior art Y-branch / chamber solutions. In them, both output channels are straightforward extensions to the input channel. In this case, directing the electron current to the right / desired output channel is considerably more challenging than in the arrangement of the invention.

Eräs esimerkillinen tapa järjestää kanavien 11 - 13 kytkeytymisgeometria on muodostaa aaltojohdinhaara 20 siten, että lähtö-20 kanavien 12, 13 välinen kulma op on suurempi kuin tulokanavan 11 ja ensimmäisen lähtökanavan 12 välinen kulma op ja tulokanavan 11 ja toisen lähtökanavan 13 välinen kulma a3. Yleensäkin kanavien 11 - 13 keskinäisen geometrian, kuten esimerkiksi niiden välisen kohtaamiskulman (erityisesti kulman a3 säätämisellä) 25 voidaan vaikuttaa aaltojohdinkytkimen tarkoituksenmukaiseen ^ toimintaan. Kulman a3 muuttamisella on todettu pilot-vaiheen o simulaatioissa olevan vaikutusta elektronivirran kanavoitumisto- ? dennäköisyyksiin.One exemplary way of arranging the coupling geometry of the channels 11-13 is to form a waveguide branch 20 such that the angle op between the output 20 channels 12, 13 is greater than the angle op between the input channel 11 and the first output channel 12 and the angle a3 between the input channel 11 and the second output channel 13. Generally, the relative geometry of the channels 11 to 13, such as the angle of encounter between them (particularly by adjusting the angle? 3), can be influenced by the appropriate operation of the waveguide switch. By changing the angle a3, it has been found in the pilot phase o simulations to have an effect on the electron current channelization? Theorem.

cvj x ^ 30 Kuvien 1-6 sovellusmuodoissa lähtökanavien 12, 13 välinen oy kulma op on jokseenkin 180° eli ne ovat jokseenkin täydessä c\i ίο kulmassa toisiinsa nähden. Tällöin lähtökanavien 12, 13 muodos- oo 0 taa periaatteessa suoran "putken" tai johtimen. Tämä on yllättä en vää, sillä tekniikan tason mukaisissa Y-haaroissa lähtökanavat 35 ovat olleet Y-haaran kaksi ylimmäistä sakaraa, joiden välinen kulma on ollut hyvin pieni, itse asiassa kaikkein pienin muihin 8 kanavien välisiin kulmiin verrattuna. Siten keksintö kääntää päälaelleen haaraan 20 järjestettyjen kanavien 11 - 13 yhtymis-kulmien asettelun.cvj x ^ 30 In the embodiments of Figs. 1-6, the angle oy between the output channels 12, 13 is approximately 180 °, i.e. they are approximately at a full angle relative to one another. In this case, the output channels 12, 13 form a substantially straight "pipe" or conductor. This is, surprisingly, because in the prior art Y-branches, the output channels 35 have been the two upper branches of the Y-branch with a very small angle, in fact the smallest compared to the other 8-channel angles. Thus, the invention reverses the arrangement of the interconnection angles of the channels 11 to 13 provided on the branch 20.

5 Vastaavasti toisen lähtökanavan 13 ja tulokanavan 11 välinen kulma a3 voi olla välillä 6° - 90°, erityisemmin 15° - 45°, kuten esimerkiksi 20°. Vastaavasti ensimmäisen lähtökanavan 12 ja tulokanavan 11 välinen kulma a2 voi tällöin olla välillä [(180° -6°), (180° - 90°)], erityisemmin [(180° - 15°), (180° - 45°)], 10 kuten esimerkiksi 160°. Tästä havaitaan, että kulma a2 voi vaihdella suurellakin välillä. Kuitenkin, pilot-vaiheen simulaatioissa on havaittu, että liian pieni a3 saattaa aiheuttaa ongelmallista takaisinheijastumista sisäänmenokanavaan 11. Myös pienillä a3 arvoilla saattaa ilmetä aaltojen diffraktiota kana-15 valiitoksen 20 suuresta aukosta johtuen.Correspondingly, the angle α3 between the second output channel 13 and the input channel 11 may be between 6 ° and 90 °, more particularly between 15 ° and 45 °, such as 20 °. Correspondingly, the angle α2 between the first output channel 12 and the input channel 11 can then be in the range [(180 ° -6 °), (180 ° -90 °)], more particularly [(180 ° -15 °), (180 ° -45 °)] , Such as 160 °. From this it is observed that the angle α2 can vary even in large intervals. However, in pilot phase simulations, it has been found that too small a3 may cause problematic reflection in the inlet channel 11. Also, small values of a3 may cause wave diffraction due to the large opening in the channel-15 selection.

Kuvassa 3 esitetään keksinnön perusperiaatetta elektronivirran E kanavoinnin suorittamiseksi. Ensimmäisessä lähtökanavassa suoritettavasta elektronivirran E3 kanavoinnin hallinnassa on 20 itse asiassa kyse lähtökanavan "virtuaalisesta", tehollisesta kaventamisesta, joka portin 15 aikaan saamalla sähköisellä vuorovaikutuksella saadaan aikaan. Porttielementti 15 muodostuu vastakkaisista kontrollielektrodeista tai yleensäkin kanavaa 12 ympäröivästä elektrodirakenteesta. Tällöin esimerkiksi vastak-25 kaiset elektrodit 15.1, 15.2 on voitu kytkeä esimerkiksi vastak-^ kaisiin jännitepotentiaaleihin. Säädettäessä elektrodien 15.1, 15.2 potentiaaleja V, kanavan 12 geometria, erityisemmin tehol-? linen potentiaali kanavassa 12 muuttuu. Tämän seurauksena kana- 0X1 van 12 leveys ja/tai korkeus joko kapenee peruspoikkileikkauk-Figure 3 illustrates the basic principle of the invention for performing electron beam E channeling. In fact, the channeling control of the electron current E3 performed on the first output channel is in fact a "virtual", effective narrowing of the output channel which is achieved by the electrical interaction provided by the gate 15. The gate element 15 is comprised of opposing control electrodes or, more generally, the electrode structure surrounding the channel 12. Thus, for example, the opposing electrodes 15.1, 15.2 may be connected to, for example, opposite voltage potentials. When adjusting the potentials V of the electrodes 15.1, 15.2, the geometry of the channel 12, more specifically the power? potential in channel 12 changes. As a result, the width and / or height of the channel 0X1 van 12 either narrows in the basic cross-section.

XX

£ 30 sestaan tai palautuu peruspoikkileikkaukseen.£ 30 for a six or return to basic cross-section.

CDCD

CMCM

S Koska kuvassa 3 kanavaa 12 on portilla 15 kavennettu ("suljet- oo o tu"), heijastuu kanavaan 12 johdettu elektronivirta E3 takaisin-S Since in Figure 3, channel 12 is narrowed at gate 15 ("shutdown"), the electron current E3 applied to channel 12 is reflected back-

CMCM

päin, kanavoituen haaran 20 kautta toiseen lähtökanavaan 13. 35 Tällöin elektronivirta E3 palaa takaisin haaravyöhykkeelle 20', josta se jatkaa matkaansa kanavaan 13. Tässä tapauksessa aallon 9 amplitudi kanavassa 12 on nolla. Jos portin 15 potentiaali olisi "läpäisevä" eli elektronivirran Ex heijastumalla tapahtuvaa suunnanmuutosta ei tapahtuisi, niin silloin elektronivirta E pääsisi avoimesta portista 15 kuvan 2 mukaisella tavalla läpi ja 5 kanavoituisi ensimmäiseen lähtökanavaan 12, johon se alunperin pääosiltaan ohjattiin sisäänmenokanavasta 11.in this case, the electron current E3 returns to the branch zone 20 'from where it continues to travel to the channel 13. In this case, the amplitude of the wave 9 in the channel 12 is zero. If the potential of the gate 15 was "permeable", i.e. no reversal by reflection of the electron current Ex, then electron current E would pass through open gate 15 as shown in Figure 2 and 5 would be channeled to the first output channel 12 where it was initially

Kuten kuvasta 3 voidaan todeta, saattavat tulokanavalla 11 haaraan 20 tuodusta pääelektronivirrasta E ennen porttielement-10 tiä 15 heijastuneet ja sironneet elektronivirrat E2, E3 aiheuttaa haittaa / häiriötä kokonaissysteemin toimivuudelle (eli pää-elektronivirran E3 "signaalille"). Tätä varten aaltojohdinhaa-raan 20 on voitu järjestää yksi tai useampia rajoitinrakenteita 16 esimerkiksi ei-halutun elektronivirran E2 esimerkiksi siron-15 nasta aiheutuvan pääsyn estämiseksi toiseen lähtökanavaan 13 (ollen siis vastakkainen kanava ohjausvälineillä varustettuun kanavaan nähden) suoraan tulokanavasta 11. Rakenne 16 parantaa aaltojohdinkytkimen 20 tehokkuutta.As can be seen from Figure 3, electron currents E2, E3 reflected and scattered from the main electron current E applied to branch 20 in the input channel 11 before gate element 10 15 cause interference / malfunction of the overall system (i.e., "signal" of main electron current E3). To this end, one or more limiter structures 16 may be provided on the waveguide branch 20 to prevent, for example, the unwanted electron current E2 from entering the second output channel 13 (i.e., the opposite channel to the channel provided with control means) efficiency.

20 Kuvissa 4-6 esitetään eräs esimerkki tällaisesta rajoitinra-kenteesta 16, suojahilasta, "screenistä". Tässä tapauksessa se on tulokanavan 11 päässä oleva jatkeseinämä 16. Nyt sopivaan kohtaan järjestetyllä jatkeella 16, joka tässä tapauksessa ulottuu haara-alueelle 20', kavennetaan toista lähtökanavaa 13. 25 Eräs esimerkki jatkeen 16 koosta voi olla 1 = 0,5a - 0,9a, kuten ^ esimerkiksi 0,8a, jossa a on kanavien 11 - 13 leveys. Kavennuk-Figures 4-6 show an example of such a limiter structure 16, a guard grid, a "screen". In this case, it is the extension wall 16 at the end of the inlet duct 11. The extension 16 now provided at the appropriate location, which in this case extends to the branch area 20 ', narrows the second outlet duct 13. 25 An example of the size of the extension 16 may be 1 = 0.5a - 0.9a , such as 0.8a, for example, where a is the width of the channels 11-13. Kavennuk-

Oo

^ sen seurauksena kuvissa 2 ja 3 esitetyt toiseen lähtökanavaan 13 sl- *? tulokanavasta 11 suoraan sironneet elektronivirrat E2 saadaan blokattua, eivätkä ne häiritse systeemin toimivuutta. Screenin g 30 16 optimaalinen paikka ja koko voidaan määrittää esimerkiksi σ> numeerisin simuloinnein ja se voi vastata elektronien virtojenas a result, the second output channel 13 sl- *? the electron currents E2 scattered directly from the input channel 11 can be blocked and do not interfere with the operation of the system. The optimal position and size of the screen g 30 16 can be determined, for example, by σ> numerical simulations and can correspond to electron currents

(M(M

ίο (current) (Jcl/JOD) maksimisuhdetta.ίο (current) (Jcl / JOD) maximum ratio.

oo o ooo o o

CMCM

Keksinnön kannalta ei ole merkitystä tulokanavalla 11 haaraan 20 35 tuotavan elektronivirran E lähteellä. Periaatteessa elektronivirta E voi olla peräisin mistä tahansa lähteestä. Tällöin 10 tulokanava 11 voi olla haaraan 20 nähden vastakkaisesta päästään aaltojohdinjärjestelmän edeltävän toiminnallisen osan / kokonaisuuden yhteydessä.The source of the electron current E introduced into the input channel 11 by the input channel 11 is not relevant to the invention. In principle, the electron current E can be from any source. In this case, the inlet channel 11 may be opposite its branch 20 in connection with the preceding functional part / assembly of the waveguide system.

5 Erään sovellusmuodon mukaan tulokanavaan 11 itseensä voi olla järjestettynä generaattori 17 elektronivirran E tuottamiseksi, kuten nyt on jokaisessa kuvien 1-6 esittämässä sovellusmuodos-sa. Tällainen generaattori 17 voi olla esimerkiksi elektroniin jektori. Elektronivirran E aiheuttavat elektronit kiihdytetään 10 jännitteellä U (0 < E < U) metallisesta kontaktista 17 puolijoh-tavaan aaltojohtimeen 11. Valitsemalla jännite U sopivasti voidaan olettaa, että kvanttiaaltojohtimessa 11 liikkuvat vain elektronit, joiden poikittainen energia on E±(l).According to one embodiment, the input channel 11 itself may be provided with a generator 17 for generating an electron current E, as is now the case in each of the embodiments shown in Figures 1-6. Such a generator 17 may be, for example, an electron jector. Electrons generating electron current E are accelerated 10 at a voltage U (0 <E <U) from a metal contact 17 to a semiconductor waveguide 11. By appropriately selecting the voltage U, it can be assumed that only electrons with transverse energy E ± (l) move.

15 Kuten kuvista 2 ja 3 huomataan, niin pääelektronivirrasta E takaisin tulokanavaan 11 sironnut elektronivirta E3 saattaa myös aiheuttaa ongelmia kokonaissysteemin toimivuudelle. Tämä ongelma voidaan ratkaista säätämällä tulokanavalla 11 aaltojohdinhaaraan 20 johdettavan elektronivirran E energiaa Ka. Tämä erityisesti 20 silloin, kun kanavassa 11 on generaattori 17. Energiaikkunaksi voidaan asettaa Ka = [3.5, 7] ja vielä erityisemmin Ka = [4.3, 6] . Nyt K = elektronin taajuus ja a = kanavan 11 - 13 leveys, joka on tekniikan tasosta sinällään tunnettu tapa ilmaista elektronien energiaa. Elektronivirran E energian hallinnalla 25 voidaan osaltaan eliminoida elektronivirran E tulokanavaan 11 ^ takaisin siroamista (elektronivirtaa E·,) . Simuloinneissa on , havaittu, että esteeseen 16 liittyvien todennäköisyyksien TclL(E) ? ja TopL (E) suhde on verrattain suuri tapauksessa, jossa elektro- ^ nien energia Ka on juuri välillä 4,3 < Ka < 6.As can be seen from Figures 2 and 3, the electron current E3 scattered from the main electron current E back to the input channel 11 may also cause problems with the overall system functionality. This problem can be solved by adjusting the energy Ka of the electron current E applied to the waveguide branch 20 by the input channel 11. This is especially true when channel 11 has a generator 17. The energy window can be set to Ka = [3.5, 7] and more particularly to Ka = [4.3, 6]. Now K = the frequency of the electron and a = the width of the channel 11-13, which is known per se as a way of expressing the energy of electrons. The energy management 25 of the electron current E can help eliminate the scattering of the electron current E into the input channel 11 ^ (electron current E ·,). In the simulations, has it been found that the TclL (E)? and the TopL (E) ratio is relatively high in the case where the energy Ka of the electrons is just between 4.3 <Ka <6.

ί 30 05 Kuvassa 5 esitetään sovellusmuoto, jossa portti 15 on jälleenί 30 05 Figure 5 shows an embodiment where port 15 is again

c\j J r Jc \ j J r J

in "kiinni" eli toisessa toimintatilassaan ohjaten elektronivirran oo o Ex kanavaan 13. Tässä sovellusmuodossa tulokanavan 11 geometri cal aan kuuluu ainakin yksi paikallinen poikkeuma sen peruspoikki-35 leikkaukseen nähden. Nyt poikkeuma on paikallinen kavennus 18 kanavan 11 poikkileikkauksessa. Kavennuksella aaltojohdinhaaraan 11 20 tuotavien elektroniaaltojen E energia Ka saadaan sovitettua halutunlaiseksi, kuten esimerkiksi Ka > 4,3. Kavennuksen 18 ohi pääsevät vain elektroniaallot, joiden energia täyttää tietyn kavennuksen määrittelemän ehdon. Samanaikaisesti kiihdytyspoten-5 tiaali voidaan asettaa siten, että sillä aikaan saatavien elektronien energia Ka on < 5,5. Tällöin elektroniaaltojen virtojen suhde Jcl/Jop on noin 4.in "closed", i.e., in its second mode of operation, directing the electron current oo o Ex to channel 13. In this embodiment, the geometry of the input channel 11 includes at least one local deviation from its basic cross-section 35. The exception is now the local narrowing of the 18 channels in 11 cross sections. By tapering, the energy Ka of the electron waves E introduced into the waveguide branch 11 20 can be matched as desired, such as Ka> 4.3. The passage 18 passes only electron waves whose energy meets the condition defined by the particular taper. At the same time, the acceleration potential-5 can be set such that the resulting electrons have an energy Ka of <5.5. In this case, the ratio Jc1 / Jop of the electron wave currents is about 4.

Kuvassa 6 esitetään vielä eräs sovellusmuoto keksinnöstä. Siinä 10 esitetään eräs toinen tapa energialtaan sopivien "monoenergis-ten" elektroniaaltojen aikaan saamiseksi. Nyt tulokanavassa 11 on kahdesta paikallisesta kavennuksesta 18.1, 18.2 muodostettu kvanttiresonaattori 19 tai vastaava. Yleisemmin voidaan puhua myös elektronimonokromaattorista. Resonaattori 19 on viritetty 15 asetetun mukaiselle energialle Ka (taajuudelle) siten, että elektronien kulkeutumistodennäköisyyksien suhde (TclL(E) / TopL(E-)) on maksimaalinen. Kuvan 4 mukaiselle geometrialle energian Ka optimiarvot ovat noin 4,8 ympäristössä. Tässä tapauksessa virtojen (Jci/Jop) suhde voi nousta arvoon 7,5 - 9.Figure 6 shows yet another embodiment of the invention. It discloses another way of providing suitable "monoenergy" electron waves of energy. Now, the input channel 11 has a quantum resonator 19 or the like formed from two local reductions 18.1, 18.2. More generally, it is also possible to speak of an electron monochromator. The resonator 19 is tuned to the set energy Ka (frequency) 15 so that the ratio of electron transport probabilities (TclL (E) / TopL (E-)) is maximal. For the geometry of Figure 4, the optimal values of energy Ka are about 4.8 in the environment. In this case, the current (Jci / Jop) ratio may rise to 7.5 - 9.

2020

Resonaattorin 19 eräänä tarkoituksena on nyt maksimoida elekt-roniaaltojen E virtojen suhde (Jci/Jop) toiseen lähtökanavaan 13. Ensimmäinen virta-arvo Jcl vastaa tilannetta, jossa ensimmäisen lähtökanavan 12 geometria on ohjausvälineillä 14 rajoitettua. 25 Toinen virta-arvo Jop vastaa tilannetta, jossa ensimmäisen lähtö-^ kanavan 12 geometria on ohjausvälineillä 14 rajoittamatonta eliOne purpose of the resonator 19 is now to maximize the ratio (Jci / Jop) of the currents of the electronic waves E to the second output channel 13. The first current value Jc1 corresponds to a situation where the geometry of the first output channel 12 is limited by the control means 14. The second current value Jop corresponds to a situation where the geometry of the first output channel 12 is unlimited by the control means 14, i.e.

Oo

^ elektroneilla E2 on vapaa pääsy kanavaan 12 portin 15 läpi.The electrons E2 have free access to channel 12 through port 15.

sj-SJ

Virrat Jcl, Jop voidaan määritellä lähellä absoluuttista nolla-c\J lämpötilaa olevaksi: ί 30 S Jop = \''g(e)T (E)dE, Jd= f}(e)T (E)dE, LO y J0 op J0 cl 00The currents Jc1, Jop can be defined as being near absolute zero-c \ J: ί 30 S Jop = \ '' g (e) T (E) dE, Jd = f} (e) T (E) dE, LO y J0 op J0 cl 00

Oo

Oo

CMCM

missä g on sisäänmenokanavaan 11 injektoitujen elektronien tiheys jakauma yli energiatasojen ja TopL(E) ja TclL(E) ovat vastaavat kulkeutumistodennäköisyydet elektroneille vasempaan 12 ulosmenokanavaan 13 avoimella ja portilla 15 suljetulla oikealla ulosmenokanavalla 12. Eräs esimerkki tällaisen resonaattorin 19 toteuttamiseksi on esitetty viitteessä [3].where g is the density distribution of electrons injected into input channel 11 over energy levels and TopL (E) and TclL (E) are corresponding migration probabilities for electrons to left 12 output channel 13 on open and gate 15 closed right output channel 12. .

5 Kuvassa 7 esitetään eräs sovellusesimerkki keksinnön mukaisen kytkimen 14 rakenteesta poikkileikkauksena sivulta tarkasteltuna ja kuvassa 8 kuvassa 7 esitettyä sovellusesimerkkiä yksinkertaistettuna päältä päin nähtynä. Kytkin 14 voidaan tuottaa esimerkiksi jollain modulaatioseostus (modulation doping) stan-10 darditekniikalla. Tällainen tekniikka on sinällään tunnettu esimerkiksi high-electron mobility transistorien valmistuksesta. Keksinnön mukainen järjestely on nanomittakaavassa toteutettava kytkin. Eräs esimerkki aaltojohtojen 11 - 13 dimensioista a, b ovat esimerkiksi 5 - 500 nm, kuten esimerkiksi 10 - 300 nm ja 15 vielä erityisemmin 10 - 100 nm.Fig. 7 is a side view of an embodiment of the structure of the switch 14 according to the invention, and Fig. 8 is a simplified top view of the embodiment of Fig. 7. The switch 14 can be produced, for example, by some standard modulation doping technique. Such a technique is known per se for example in the manufacture of high-electron mobility transistors. The arrangement according to the invention is a switch implemented on a nanoscale. One example of the dimensions a, b of the waveguides 11 to 13 is, for example, 5 to 500 nm, such as 10 to 300 nm and more particularly 10 to 100 nm.

Nyt metallinen porttielektrodi 15 on muodostettu eristyskerroksen 21 päälle, joka erottaa sen johteesta 12. Eristyskerros 21 on muodostettu paikallisesti puolijohdeaaltojohtimen 12 ulkopin-20 nalle. Aaltojohdin 12 on dielektrisellä alustalla 22. Parametrin b hallintaa suoritetaan metallisen porttielektrodin 15 jännitteellä. Sopivalla jännitteellä johteen 12 raja vetää puolijohteen 12 elektroneja puoleensa ja sen seurauksena johteen 12 tehollinen vahvuus pienenee. Ohjausperiaate vastaa pitkälti 25 kenttävaikutus transistoreissa (field-effect transistors) .Now, the metallic gate electrode 15 is formed on the insulating layer 21 which separates it from the conductor 12. The insulating layer 21 is formed locally on the outer pin 20 of the semiconductor waveguide 12. The waveguide 12 is on a dielectric substrate 22. The control of the parameter b is performed at the voltage of the metallic gate electrode 15. At a suitable voltage, the boundary of the conductor 12 draws the electrons of the semiconductor 12, and as a result, the effective strength of the conductor 12 decreases. The control principle largely corresponds to 25 field-effect transistors.

δ ^ Kuvassa 8 tulokanavan 11 päässä on elektroni-injektori 17.8 is the electron injector 17 at the end of the inlet channel 11.

sl- 9 Lähtökanavien 12, 13 päissä on nyt elektroni kollektorit 12', <m 13', joilla havaitaan kanavaan 12, 13 ohjautuneet elektroniaal- | 30 lot.sl- 9 The ends of the output channels 12, 13 now have electron manifolds 12 ', <m 13', for detecting electron beam directed to channel 12, 13 | 30 lot

coc/o

CMCM

£o Keksinnöllä on useita teollisia sovelluskohteita. Eräinä ei- oo § rajoittavina esimerkkeinä voidaan mainita muun muassa kvantti-The invention has several industrial applications. Some limiting examples of non-§ are, for example, quantum-

CMCM

tiedonsiirto ja kvanttilaskenta. Erityisemmin keksinnön mukainen 35 järjestely voidaan sovittaa osaksi "key scheme"- tai liipaisu järjestelmää (trigger system). Yleisemmällä tasolla voidaan 13 puhua myös loogisten järjestelmien toteuttamisesta. Toisin sanoen, keksintö voi olla osana suurempaa aaltojohdin kokonaisjärjestelmää tai se voi yksinäänkin muodostaa toiminnallisen yksikön. Yhtä lailla, keksintö koskee myös menetelmää elekt-5 ronivirran E kanavoimiseksi aaltojohdinjärjestelmässä. Edellä kuvatuista sovellusmuodoista on johdettavissa menetelmän muodostavat ilmiöt ja periaatteet.data transfer and quantum computing. More specifically, the arrangement 35 of the invention may be adapted as part of a "key scheme" or a "trigger system". At a more general level 13, one can also talk about the implementation of logical systems. In other words, the invention may be part of a larger overall system of waveguides, or it may itself form a functional unit. Equally, the invention also relates to a method for channeling an electron current E in a waveguide system. From the embodiments described above, the phenomena and principles constituting the method can be deduced.

Pienestä koostaan johtuen keksinnön mukainen järjestely on 10 erityisen nopeatoiminen. Erityisesti siinä esiintyvien elekt-ronitörmäyksien määrä on mitätöntä verrattuna esimerkiksi tekniikan tason mukaisiin ratkaisuihin. Järjestelyn geometriasta johtuen ei myöskään ohmista lämpösäteilyä esiinny elektronien vaellusalueella. Lisäksi useita aaltojohtimia voi olla hyvin 15 lähellä toisiaan.Due to its small size, the arrangement according to the invention is particularly fast-acting. In particular, the number of electron collisions therein is negligible compared to, for example, prior art solutions. Also, due to the geometry of the arrangement, ohmic thermal radiation does not occur in the electron migration region. In addition, a plurality of waveguides may be very close to each other.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuvat on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Keksintöä ei siten ole rajattu pelkästään edellä 20 esitettyihin tai patenttivaatimuksissa määriteltyihin suoritusmuotoihin, vaan alan ammattimiehelle tulevat olemaan ilmeisiä monet erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnokset, jotka ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.It is to be understood that the foregoing description and the accompanying drawings are intended only to illustrate the present invention. Thus, the invention is not limited to the embodiments set forth above or as defined in the claims, but many variations and modifications of the invention which are possible within the scope of the inventive concept defined in the appended claims will be apparent to those skilled in the art.

25 ^ VIITTEET: o25 ^ REFERENCES: o

(M(M

? [1] www.eng.fsu.edu/~mpf/CF05/talks/Forsberg.ppt, ^ [2] www.pdc.kth.se/info/research/tpalm/QID-simulations.html £ 30 ja 05 [3] L.M. Baskin, P. Neittaanmäki, B.A. Plamenevskii, A.A.? [1] www.eng.fsu.edu/~mpf/CF05/talks/Forsberg.ppt, ^ [2] www.pdc.kth.se/info/research/tpalm/QID-simulations.html £ 30 and 05 [ 3] LM Baskin, P. Neittaanmäki, B.A. Plamenevskii, A.A.

CMCM

ίο Pozharskii, "On electron transport in 3D quantum wave- oo o guides of variable cross-sections" Nanotechnology, v.17ίο Pozharskii, "On Electron Transport in 3D Quantum Wave- oo o Guides of Variable Cross-Sections," Nanotechnology, v.17

CMCM

(2006), p.p S19 - S22.(2006), pp.p S19 - S22.

Claims (12)

1. Arrangemang i en vägledarförgrening (20) för kanalisering av en elektronström (E) , i vilken förgrening (20) det har anordnats 5 att sammansträla ingängskanaler (11) och minst tvä utgängskana-ler (12, 13) och vilken elektronström (E) har anordnats att kanaliseras frän ingängskanalerna (11) till önskad utgängskanal (12, 13) med de styranordningar (14), vilka har anordnats till den ena utgängskanalen (12), kännetecknat av att styranordning-10 arna utgörs av anordningar (15) som till sin funktion grundas pä elektrisk växelverkan, vilka har anordnats att förändra den med styranordningar (14) försedda utgängskanalens (12) geometri för att kanalisera elektronströmmen (E) till motstäende utgängskanal (12, 13) . 15An arrangement in a guide branch (20) for channeling an electron stream (E), in which branch (20) it has been arranged to coincide input channels (11) and at least two output channels (12, 13) and which electron stream (E) ) has been arranged to be channeled from the input channels (11) to the desired output channel (12, 13) with the control devices (14) arranged to one output channel (12), characterized in that the control devices are constituted by devices (15) which Its function is based on electrical interaction, which has been arranged to change the geometry of the output channel (12) provided with control devices (14) to channel the electron current (E) to the opposing output channel (12, 13). 15 2. Arrangemang enligt patentkrav 1, där ingängskanalerna inne-fattar minst en ingängskanal (11), kännetecknat av att ingängs-och utgängskanalerna (11 - 13) är anordnade att förenas med varandra sa att huvuddelen av ingängskanalens (11) elektronström 20 (E) är anordnad att kanaliseras tili en med de nämnda styranord-ningarna (14) utrustad utgängskanal (12).Arrangement according to claim 1, wherein the input channels comprise at least one input channel (11), characterized in that the input and output channels (11 - 13) are arranged to be joined together so that the main part of the electron current 20 (E) of the input channel (11) is arranged to be channeled to an output channel (12) equipped with said control devices (14). 3. Arrangemang enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att styranordningen (14) är ett pä elektrisk växelverkan grundat 25 portelement (gate element) (15). δ CM3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the control device (14) is an electrical element based on gate element (15). δ CM 4. Arrangemang enligt nagot av patentkraven 1-3, kännetecknat 'M" av att vinkein (og) mellan utgängskanalerna (12, 13) är större ^ än vinklarna (og, α3) mellan ingängskanalen (11) och var och en x £ 30 utgängskanal (12, 13) . σ> CM CD LgArrangement according to any one of claims 1-3, characterized in that "the angle (og) between the output channels (12, 13) is greater than the angles (og, α3) between the input channel (11) and each x 30 output channel (12, 13) σ> CM CD Lg 5. Arrangemang enligt patentkrav 4, kännetecknat av att sett o o ifrän den utgängskanal (12) som är försedd med de nämnda styra- nordningarna (14) är vinkein (a3) mellan den motstäende utgängs-35 kanalen (13) och ingängskanalen (11) 6° - 90°.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that as seen from the output channel (12) provided with said control devices (14), there is a wink (a3) between the opposing output channel (13) and the input channel (11). 6 ° - 90 °. 6. Arrangemang enligt nägot av patentkraven 1-5, kännetecknat av att det pä vägledarförgreningen (20) har anordnats en begrän-sarkonstruktion (16) för att hindra att en elektronström (E2) gär direkt frän ingängskanalen (11) tili en, sett ifrän den 5 utgängskanal (12) som är försedd med de nämnda styranordningarna (14), motstäende utgängskanal (13).Arrangement according to any one of claims 1-5, characterized in that a limiter structure (16) is arranged on the guide branch (20) to prevent an electron current (E2) from flowing directly from the input channel (11) to one, seen from above. the output channel (12) provided with said control means (14), the resistive output channel (13). 7. Arrangemang enligt patentkrav 6, kännetecknat av att begrän-sarkonstruktionen är en tili änden av ingängskanalen (11) anord- 10 nad förlängning (16), som är anordnad att göra smalare en motstäende utgängskanal (13), sett ifrän den utgängskanal (12) som är försedd med de nämnda styranordningarna (14).Arrangement according to claim 6, characterized in that the limiter structure is an extension (16) arranged at the end of the input channel (11), which is arranged to narrow a resistive output channel (13), seen from the output channel (12). ) provided with said control devices (14). 8. Arrangemang enligt nägot av patentkraven 1-7, kännetecknat 15 av att det tili ingängskanalen (11) har anordnats en källa (17) för framställning av elektronströmmen (E).Arrangement according to any of claims 1-7, characterized in that a source (17) for producing the electron current (E) has been provided for the input channel (11). 9. Arrangemang enligt nägot av patentkraven 1-8, kännetecknat av det i ingängskanalens (11) geometri har anordnats tvä avsmal- 20 ningar (18) för att anpassa den elektronströms (E) energi som leds tili vägledareförgreningen (20) tili den önskade.9. Arrangement according to any one of claims 1-8, characterized in that two taps (18) have been arranged in the geometry of the input channel (11) to adjust the energy of the electron current (E) leading to the guide branch (20) to the desired one. 10. Arrangemang enligt nägot av patentkraven 1-9, kännetecknat av att det tili ingängskanalen (11) har anordnats en elektronmo- 25 nokromator (19) för inställning av elektronströmmens (E) energi, ^ sä att elektronvägornas (E) strömmars förhällande (Jcl/Jop) tili ^ den motstäende utgängskanalen (13) har anordnats att nä sitt sl- ? maximivärde, där Jcl är ströiranen när geometrin hos en utgängska- ^ nai (12) försedd med de nämnda styranordningarna (14) är begrän- x £ 30 sad och Jop är strömmen, när geometrin hos en utgängskanal (12) 05 försedd med de nämnda styranordningarna (14) är obegränsad. cd LT) ooArrangement according to any one of claims 1-9, characterized in that an electron monochromat (19) for adjusting the energy of the electron current (E) has been provided for the input channel (11), such that the ratio of the current of the electron walls (E) The resilient output channel (13) has been arranged to close its loop. maximum value, where Jc1 is the nozzle when the geometry of an output channel (12) provided with the said control devices (14) is limited, and Jop is the current when the geometry of an output channel (12) 05 is provided with the said the control devices (14) are unlimited. cd LT) oo § 11. Arrangemang enligt nägot av patentkraven 1 - 10, känneteck- (M nat av att arrangemanget har anordnats att vara en del av ett 35 key scheme- eller triggningssystem (trigger system).§ 11. Arrangement according to any of Claims 1 to 10, characterized by (The arrangement being arranged to be part of a key scheme or trigger system). 12. Förfarande för kanalisering av en elektronström (E) i en vägledarförgrening (20), i vilket förenas ingängskanaler (11) bestäende av minst en ingängskanal och utgängskanaler bestäende av minst tvä utgängskanaler (12, 13) och enligt vilket förfaran-5 de - en elektronström (E) förs tili förgreningen (20) med ingängskanalerna (11) och - elektronströmmen (E) kanaliseras frän ingängskanalerna (11) tili utgängskanalerna (12, 13) och vilken elek- 10 tronströms (E) kanalisering kontrolleras med styranord- ningar (14), vilka har anordnats tili den ena utgängs-kanalen (12), kännetecknat av att styranordningarna (14) utgörs av anordningar (15) som till sin funktion grundas pä elektrisk växelverkan, med 15 vilka förändras den med styranordningar (14) försedda utgängska-nalens (12) geometri för att kanalisera elektronströmmen (E) tili motstäende utgängskanal (12, 13). o (M O (M X cc CL CD (M CD LO CO O O (MA method of channeling an electron stream (E) into a guide branch (20), in which joining input channels (11) consisting of at least one input channel and output channels consisting of at least two output channels (12, 13) are joined, and according to the method - an electron current (E) is fed to the branch (20) with the input channels (11) and - the electron current (E) is channeled from the input channels (11) to the output channels (12, 13) and the electron current (E) channelization is controlled with control devices (14), which are arranged in one of the output channels (12), characterized in that the control devices (14) consist of devices (15) whose function is based on electrical interaction, with which the means provided with control devices (14) are changed. the geometry of the output channel (12) to channel the electron current (E) to the opposing output channel (12, 13). o {M O {M X cc CL CD {M CD LO CO O O {M
FI20085629A 2008-06-23 2008-06-23 Arrangement in the waveguide branch for channeling the electron current and a similar method FI122219B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085629A FI122219B (en) 2008-06-23 2008-06-23 Arrangement in the waveguide branch for channeling the electron current and a similar method
PCT/FI2009/050542 WO2010007207A1 (en) 2008-06-23 2009-06-18 Arrangement in a waveguide branch for channelling an electron flow and corresponding method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085629 2008-06-23
FI20085629A FI122219B (en) 2008-06-23 2008-06-23 Arrangement in the waveguide branch for channeling the electron current and a similar method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20085629A0 FI20085629A0 (en) 2008-06-23
FI20085629A FI20085629A (en) 2009-12-24
FI122219B true FI122219B (en) 2011-10-14

Family

ID=39589390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20085629A FI122219B (en) 2008-06-23 2008-06-23 Arrangement in the waveguide branch for channeling the electron current and a similar method

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI122219B (en)
WO (1) WO2010007207A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69124035T2 (en) * 1990-09-13 1997-06-19 Canon Kk Arrangements with quantum interference effect and method for treating interference current
SE468694B (en) * 1991-06-28 1993-03-01 Ericsson Telefon Ab L M QUANTITY CONTROLLING ELECTRONIC SWITCH
JP2701633B2 (en) * 1991-12-09 1998-01-21 日本電気株式会社 Semiconductor device
JP3748905B2 (en) * 1993-08-27 2006-02-22 三洋電機株式会社 Quantum effect device

Also Published As

Publication number Publication date
FI20085629A (en) 2009-12-24
FI20085629A0 (en) 2008-06-23
WO2010007207A1 (en) 2010-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7995000B2 (en) Electronically-controlled monolithic array antenna
KR20210020143A (en) Improved drain and/or gate interconnect and finger structures
Palm et al. Designing logic functions using an electron waveguide Y‐branch switch
Bozzi et al. On the losses in substrate integrated waveguides
WO2008097339A2 (en) Ballistic deflection transistor and logic circuits based on same
US9530845B2 (en) Frequency multiplier based on a low dimensional semiconductor structure
US9748237B2 (en) Semiconductor integrated circuit and logic circuit
FI122219B (en) Arrangement in the waveguide branch for channeling the electron current and a similar method
Lin et al. Field-reversed configuration formed by in-vessel θ-pinch in a tandem mirror device
Shinohara et al. GaN-based multi-channel transistors with lateral gate for linear and efficient millimeter-wave power amplifiers
JP2008147750A (en) Antenna and oscillator using the same
Kaushal et al. A study of geometry effects on the performance of ballistic deflection transistor
JP5403637B2 (en) Antenna and oscillator using it
Milovanović et al. Spectroscopy of snake states using a graphene Hall bar
Lu et al. Novel helical groove rectangular waveguide slow wave structure for 0.2 THz traveling wave tube
CN107819201B (en) A kind of compact gradual change slot array antenna suitable for 5G millimetre-wave attenuator
Bhardwaj et al. Resonant tunneling assisted propagation and amplification of plasmons in high electron mobility transistors
Hassel et al. Self-synchronization in distributed Josephson junction arrays studied using harmonic analysis and power balance
CN108598258A (en) A kind of THz devices with static negative differential resistance characteristic
US20060145140A1 (en) Organic field effect transistor and integrated circuit
KR102108098B1 (en) Dual-gate thin film transistor and logic gate comprising the same
KR20080056919A (en) Flexible multi-functional set logic gate
Sciuto et al. Miniaturizable Si-based electro-optical modulator working at 1.5 μm
Talyanskii et al. Acoustoelectric Y-branch switch
Simin et al. III-nitride transistors with capacitively coupled contacts

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 122219

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed