摘要实际应用中,单电子器件的电流输运精度和灵敏度决定着器件性能的优劣,因此对于单电子器件输运特性的理论研究就显得十分重要。本文首先概述单电子器件的发展历史和现状、单电子器件的两种基本结构和几种常见的硅基单电子器件、器件的制备和加工工艺,以及纳米电子学领域中的应用前景。然后,综述单电子器件的基本原理,库仑阻塞效应和量子隧穿效应,以及单电子器件的两种数值模拟方法。其次,以电荷耦合器件(CCD器件)为例,介绍在动态误差机制下的隧穿电阻、隧穿几率以及占据态几率的计算方法。第三章详细讨论了温度对电荷耦合器件中的隧穿电阻和隧穿几率的影响。温度低于7K时,隧穿电阻随外加门电压变化呈非线性增加。随着温度的升高,隧穿电阻值减小,电子进入和离开量子岛的几率增加。由于温度的升高使得电子的热运动能量增加,破坏库仑阻塞效应,使得量子岛上的电子数目不再稳定。该工作温度下,可以适当提高外加门电压,使其重新满足库仑阻塞效应的条件。最后,本文采用主方程法对各种占据态几率进行计算,得到各种状态下的几率随时间的变化关系。外加门电压随时间线性变化时,通过调节门电压随时间变化的快慢,使误差几率降低。本文给出了确定最佳优化条件的方法,在此基础上讨论了等待时间和等待门电压对误差几率的影响。在线性门电压下,由于受到强隧穿效应的影响,误差几率较大,随温度非线性变化,当温度为7K时,误差几率达到最小值,约为10-5。对门电压进行优化处理后,误差几率值降低,低至10-14。误差几率与器件的工作温度有关,温度越低,其对应的误差几率越小,当温度低于2K时,误差几率变化缓慢。这种对门电压的优化处理对温度T<7K时非常有效,使其误差几率降低了好几个数量级,温度越低,这种影响越明显。量子岛电容也影响着误差几率的大小,其误差几率随电容值的减小而降低,量子岛电容越低,对误差几率的影响越明显。门电压采用类似的优化处理后,误差几率值大大降低,量子岛电容为5aF时,误差几率值低至10-20。