شبیه سازی ترابرد کوانتومی در قطعات تونل زنی تشدیدی با استفاده از روش تابع گرین غیر تعادلی

در این پایان نامه، ما ترابرد الکترون درون یک دیود تونل زنی تشدیدی متشکل از چاه کوانتومی از جنس gaas و سدهایی از جنس algaas را مطالعه می کنیم. در قطعات نیمرسانای در مقیاس نانو، اثرات کوانتومی در پدیده های ترابرداهمیت بسیار زیادی پیدا می کنند. صرفنظر از سیستم تحت بررسی، معادله بولتزمان نیمه کلاسیک تقریب مناسبی نمی باشد و یک رهیافت کوانتومی مورد نیاز است. در بین فرمول بندی های کوانتومی توسعه یافته در دهه های اخیر، توابع گرین غیر تعادلی بعنوان ابزاری قدرتمند بکار رفته است.به همین دلیل از روش تابع گرین غیر تعادلی برای شبیه سازی قطعه استفاده می کنیم. مشخصه جریان-ولتاژ ، مقاومت دیفرانسیلی منفی و چگالی قطعه با حل خودسازگار معادلات شرودینگر و پواسن بدست آمده است. رفتار تشدیدی نسبت به ضخامت سدها و پهنای لایه حائل را با جزئیات بررسی می کنیم . در ادامه به مطالعه و شبیه سازی یک قطعه اتصال تونل مغناطیسی می پردازیم. این قطعات کاربردهای مهمی از قبیل استفاده در قطعات حافظه مغناطیسی با دسترسی تصادفی دارند. در بسیاری از موارد نسبت تونل زنی مقاومت مغناطیسی بالا مطلوب می باشد. در این مدل نظریه جرم موثر تک باندی و برای فرومغناطیس کبالت مورد استفاده قرار می گیرد. اتصال تونل مغناطیسی شامل دو فرومغناطیس می باشد که توسط یک لایه عایق یا نیمه هادی از یکدیگر جدا شده اند. حتی با وجود تقریب ساده الکترون آزاد، جریان تونل زنی وابسته به اسپین و تونل زنی مقاومت مغناطیسی به مشخصه های سد تونل زنی همچون ضخامت و ارتفاع سد بستگی دارد. مشخصه های ذاتی اتصالگر فرومغناطیس همچون انرژی فرمی، انرژی شکافت بین حامل های اکثریت و اقلیت نیز تاثیرات قابل توجهی بر تونل زنی مقاومت مغناطیسی می گذارد. محاسبات را در غیاب برهم کنش اسپین-مدار و مکانیزم واهلش اسپین انجام می دهیم.