تاثیر ناخالصی الکتریکی بر روی رسانش یک سیم کوانتومی

مطالعه رسانایی الکتریکی در سیستم های مزوسکوپیک یکی از اساسی ترین مسائل در فیزیک نانو ساختار است. در سالهای اخیر، علاقه روزافزونی در مورد رسانش الکتریکی در نقطه‏های کوانتومی، سیم‏های کوانتومی و سیم‏های مولکولی وجود داشته است. در اکثر موارد به منظور بررسی رسانش، رسانایی به روش لانداور محاسبه می شود. این روش بیان می کند که رسانایی یک سیستم تک کاناله در دمای صفر و بایاس صفر درست برابر ضریب رسانش است. در این مطالعه اثر یک ناخالصی الکتریکی و همچنین یک دوقطبی الکتریکی بر روی رسانایی همدوسی یک سیم کوانتومی به صورت دقیق بررسی شده است. محاسبات بر اساس مدل بستگی قوی و با فرض برهمکنش همسایه نزدیک با استفاده از روش تابع گرین است. نتایج نشان دادند که رسانش به انر‍ژی فرمی، قدرت ناخالصی و ترم جهش میان اتم های زنجیر و اتم ناخالصی بستگی دارد. برای سیستم‏های دیگر از جمله شبکه نردبانی و سیستم‏هایی که ناخالصی بیشتری دارند رسانش و چگالی حالت‏ها به صورت عددی محاسبه شدند. ضریب رسانش و چگالی حالت‏های یک شبکه نردبانی متناوب (شبکه نردبانی a-b) وصل شده به دو سیم یکنواخت در مدل بستگی قوی و با فرض برهمکنش همسایه نزدیک با استفاده از روش تابع گرین بررسی شدند .نشان داده می‏شود که درون محدوده‏های انرژی سیم و نردبان، ضریب رسانش و چگالی حالت‏ها یک رفتار نوسانی دارند (منطقه رزنانسی). بیرون نوار انرژی نردبان (مخصوصا در گاف) ضریب رسانش و چگالی حالت‏ها به طور نمایی با اندازه نردبان نزول می‏کنند (منطقه تونل زنی). همچنین دیده می‏شود که انرژی گاف اختلاف انرژی جایگاهی اتم‏های داخل سلول است. به طور کلی ماهیت ضریب رسانش در یک شبکه نردبانی متفاوت از ماهیت ضریب رسانش در یک زنجیر کربنی است. به عبارت دیگر در یک شبکه نردبانی به ازای انرژی‏های خاصی، شیب منحنی ضریب رسانش بر حسب انرژی به سمت بینهایت میل کند، اما در زنجیر کربنی تغییرات رسانش نسبت به انرژی به صورت آرام است.