Явление, связанное с отсутствием в некоторой области напряжений тока, протекающего через квантовую точку, отделенную от массивных внешних электродов туннельно-прозрачными барьерами, называется кулоновской блокадой. На рис. 5.8, а представлено схематическое изображение такой структуры с квантовой точкой в качестве центрального электрода.

В основе данного явления лежит невозможность туннелирования электронов через КТ за счет их кулоновского отталкивания. Если размеры, а следовательно, и емкость КТ малы, то появление электрона на КТ скачком увеличивает её энергию на величину – энергия зарядки, где – ёмкость КТ; С_л и С_п – ёмкости левого и правого туннельных переходов. Это означает, что для преодоления такого потенциального барьера приложенное напряжение должно превышать величину – напряжение кулоновской блокады. Иными словами, вольт-амперная характеристика туннельного контакта при малых V будет существенно нелинейной (рис. 5.8, б).

Из сказанного выше следует, что для наблюдения эффектов кулоновской блокады требуются квантовые точки малых размеров, имеющие малую ёмкость, и низкие температуры, при которых тепловые флуктуации не превышали бы величину энергии зарядки ΔЕ:

.

(5.66)

Второе условие связано с тем, что квантовые флуктуации энергии при переходе электрона на КТ тоже должны быть меньше энергии зарядки. Из этого условия, пользуясь соотношением неопределенности для энергии и выражением для времени релаксации конденсатора, для сопротивления туннельному току через КТ получаем

.

(5.67)

На основе кулоновской блокады может быть изготовлен принципиально новый прибор – одноэлектронный транзистор, речь о котором пойдет ниже.