پایان‌نامه

بررسی ترابرد کوانتومی الکتریکی در نانوساختارهای باپایه ی سیلیسین

چکیده

سیلیسین دگرشکل دوبعدی سیلیسیم با ساختاری شبیه گرافین است که برای اولین بار در سال ‎1994‎ در یک تحقیق نظری به آن اشاره شد. این ماده ی دوبعدی خواص ممتاز و ویژه ای نسبت به گرافین دارد و به همین دلیل، به عنوان کاندیدای جدید برای استفاده در صنعت الکترونیک مطرح شده و ضرورت مطالعه ی خواص ترابردی این ماده مورد توجه قرار گرفته است. در سال های اخیر نانوساختارهای نیمه رسانا تبدیل به سیستم های مدل جهت تحقیق در زمینه ی ترابرد الکتریکی و خواص مربوطه در مقیاس طول کوچک گردیده است. ترابرد کوانتومی در نمونه هایی که طول موج فرمی، طول همدوسی فاز و یا مسافت آزاد میانگین آنها نسبت به ابعاد نمونه قابل مقایسه باشد، به ایجاد پدیده های جالبی منجر می گردد. زیرا تحت این شرایط اثرات کوانتومی می توانند خود را نشان دهند. چارچوب متداول برای توصیف ترابرد از طریق این ابزارهای مزوسکوپیکی روش لاندائر-بوتیکر است. در این رهیافت جریان درون رسانا بر حسب احتمال تراگسیل الکترون از آن بیان می شود. به منظور ساده سازی بحث دمای صفر و ترابرد از نوع فاز-همدوس فرض شده است. نمونه ی مورد بررسی نانونوار های سیلیسینی زیگزاگ هستند که به دو رابط نیمه بی نهایت متصل شده است. در این میان بی نظمی های موضعی ساختاری و ناهمواری های لبه ی نانونوار ها ازجمله بی نظمی لبه ای ‎(تهی جای)‎ و بی نظمی های داخلی (بی نظمی اندرسون) اثرات مهمی روی خواص ترابردی این مواد دارند. همچنین به دلیل خمیده بودن ساختار سیلیسین، با اعمال میدان الکتریکی عمود بر صفحه ی نانونوار های سیلیسینی می توان گاف انرژی بزرگ و قابل کنترل به آنها افزود. در این پروژه جهت مطالعه ی این اثرات، ترابرد کوانتومی نانونوار های سیلیسینی زیگزاگ را حضور و عدم حضور بی نظمی ها (تهی جای و بی نظمی اندرسون) و میدان الکتریکی برای پهناهای مختلف بررسی کرده ایم. از مدل تنگابست برای توصیف هامیلتونی سیستم استفاده شده است. سپس با استفاده از ماتریس هامیلتونی، ماتریس تابع گرین سیستم در فضای حقیقی را به دست آوردیم. اثر رابط ها را نیز می توان از طریق یک تابع خودانرژی درون سیستم گنجاند. در نهایت با استفاده از رابطه ی فیشر-لی، تابع تراگسیل را به تابع گرین سیستم مربوط ساختیم. با توجه به رابطه ی بین هدایت الکتریکی و تابع تراگسیل که با فرمول لاندائر-بوتیکر به هم مربوط می شوند، تغییرات هدایت الکتریکی بر حسب تغییرات بی نظمی، میدان الکتریکی عمودی اعمال شده و همچنین انرژی فرمی برای پهناهای مختلف روبان سیلیسینی را به دست آوردیم. علاوه براین تغییرات چگالی حالات کلی و موضعی و ساختار نوار انرژی روبان سیلیسینی را بر حسب تغییرات میدان الکتریکی اعمالی و انرژی فرمی بررسی کرده ایم. نتایج به دست آمده رفتار پله ای رسانندگی بر حسب انرژی را در نانونوارهای سیلیسینی زیگزاگ تأیید می کند. همچنین ساختار نوار انرژی به دست آمده در این نانونوارها با نمودارهای هدایت الکتریکی کاملاً مطابقت دارد. با اعمال میدان الکتریکی مناسب و عمود بر صفحه ی سیلیسین، گاف انرژی غیر صفر ایجاد شده و با تغییر میدان الکتریکی، این گاف قابل کنترل خواهدبود. علاوه براین نتایج نشان می دهد که بی نظمی اندرسون و تهی جای در نانونوارهای سیلیسینی منجر به کاهش رسانندگی می شوند و با افزایش شدت بی نظمی هدایت الکتریکی کمتر می شود. حالت های لبه ای نانونوارهای سیلیسینی زیگزاگ نسبت به این بی نظمی ها مقاوم بوده و در واقع این بی نظمی ها هیچ تأثیری بر رسانندگی نانوارهای سیلیسینی در اطراف انرژی فرمی نخواهندداشت.

اساتید راهنما و مشاور

فرهاد فضیله، فرهاد شهبازی

پایان‌نامه‌های مشابه

  • ترابرد کوانتومی در نانوساختارهای گرافینی گاف دار

    پایان‌نامه۲۰۱۲وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان - دانشکده فیزیکلیلا مجیدی فردوطن

    گرافین، لایه ای دوبعدی از اتم های کربن با ساختار شبکه ای لانه زنبوری است که حامل های بار در آن مانند فرمیون های دیراک بدون جرم رفتار می کنند و دارای دو درجه آزادی اضافی شبه اسپین زیرشبکه و متناظر فضای وارون آن، وادی، هستند. در این پایان نامه، اثر درجه آزادی شبه اسپین را بر خواص ت

  • مطالعه ی عددی اثر بی نظمی و میدان مغناطیسی بر ترابرد کوانتومی نانوساختارهای دو بعدی مدل شده با تقریب تنگابست

    پایان‌نامه۲۰۱۱وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهاناسماعیل تقی زاده سی سخت

    در این پایان نامه به بررسی ترابرد الکترونی نانوساختارهای دو بعدی با عرض محدود پرداخته ایم.ترابرد کوانتومی در نمونه هایی که طول موج فرمی و مسافت آزاد میانگین آن ها نسبت به ابعاد نمونه قابل مقایسه باشد به ایجاد پدیده های جالبی منجر می گردد.در تحقیق حاضر روشی عددی به منظور درک ترابر

  • پیکربندی اسپینی و ترابرد وابسته به اسپین در سیلیسین

    پایان‌نامه۲۰۱۴وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه زنجان - دانشکده علومسپیده رشوند آوه

    در این پایان نامه، پیکربندی اسپینی و ترابرد وابسته به اسپین در سیلیسین مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد. سیلیسین یک ساختار لانه زنبوری تک لایه از اتم های سیلیکون می باشد که برهم کنش اسپین-مدار ذاتی در آن بر خلاف گرافین درخور توجه است. پیش تر با استفاده از روش تنگ-بست مدل هامیلتون

  • ترابرد کوانتومی گرمایی و اتلاف کوانتومی در نانو ابررسانا: روش ویگنر

    پایان‌نامه۲۰۱۱وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی - دانشکده علوموحید محمدی

    بررسی نحوه‏ی فعالیت حامل‏های بار در سیستم‏های مزوسکپیک به دلیل وجود اندرکنش‏های مختلف با سایر ذرات و شبه ذرات(فونون‏های شبکه) که می‏تواند از عوامل مهم بروز اتلاف باشد، بسیار حائز اهمیت است. در این پایان‏نامه، در قالب تابع توزیع ویگنر (که تابعی است در فضای فاز)، دینامیک پدیده‏ی تر

  • ترابرد کوانتومی در نانو ترانزیستورهای اثر میدانی

    پایان‌نامه۲۰۱۲وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه گیلان - دانشکده علوم پایهمرتضی چرمی

    در این رساله یک نانوماسفت دو گیتی فوق العاده نازک با طول گیت کمتر از 9 nm و ضخامت کانال کمتر از 5 nm با استفاده از روشهای کاملا کوانتومی با الکتروستاتیک دو بعدی مورد بررسی قرار می دهیم. معادلات ترابرد بالستیکی دو بعدی با استفاده از رویکرد فضای مد به دو دسته معادلات یک بعدی تقسیم

  • ترابرد کوانتومی در نقطه های کوانتومی مغناطیسی

    پایان‌نامه۲۰۱۰دانشگاه تربیت معلم - تبریز - دانشکده فیزیکوحیده زارع حصاری

    در کار حاضر ترابرد کوانتومی در یک سیستم مزوسکوپیک شامل یک نقطه ی کوانتومی مغناطیسی، به روش تابع گرین مورد مطالعه قرار می گیرد. نقطه ی کوانتومی مغناطیسی به وسیله ی توزیع غیر یکنواخت میدان مغناطیسی تشکیل شده است ؛ به قسمی که میدان مغناطیسی درون دیسکی به شعاع صفر و بیرون از آن مقدار

اسناد مشابه