بررسی عددی ترابرد کوانتومی در ساختارهای نامتجانس و ترانزیستورهای اثر میدانی گرافینی

در این پایان نامه ترابرد کوانتومی در دو ساختار گرافینی بالیستیک مطالعه می شود. ابتدا به بررسی اتصالات نامتجانس نرمال-ابررسانا-نرمال گرافینی می پردازیم. همدوسی ابررسانایی باعث می شود در فرود الکترون از ناحیه نرمال اول به مرز اتصال با ابررسانا، علاوه بر پراکندگی (ترابرد) به صورت الکترون به ناحیه نرمال دوم (تونل زنی الکترونی)بازتاب ضربی اندریو (پراکندگی به صورت حفره به ناحیه نرمال دوم) نیز صورت بگیرد. در سیستم های پخشی متداول غیر گرافینی، دامنه تونل زنی الکترونی با دامنه بازتاب ضربی اندریو برابر است. از طرفی در یک گرافین خالص، که در آن انرژی فرمی در نقاط دیراک قرار دارد، رفتار ترابردی شبه پخشی برای حامل های بار مشاهده می شود. ما با در نظر گرفتن لایه های نازک گرافین خالص در ساختار نرمال-ابررسانا-نرمال گرافینی نشان داده ایم که در این ساختار، دامنه بازتاب ضربی اندریو با دامنه تونل زنی مستقیم الکترونی برابر است که این نتیجه تاییدی دیگر بر ترابرد الکترونی شبه پخشی در نقاط دیراک است. در قسمت دوم پایاننامه به شبیه سازی عددی ساختار ترانزیستور اثر میدانی بر روی نانونوار گرافینی بر اساس فرمول بندی توابع گرین غیر تعادلی پرداخته ایم. ابتدا ترانزیستور با ساختار را که حامل های بار در نواحی سورس، درین ( ) و کانال ( ) ترانزیستور، از نوع الکترونی هستند را مدل کرده جریان حالت روشن با پارامترهای مختلف طول کانال و مقدار ناخالصی الکترودهای سورس و درین را به دست آورده ایم (علامت به معنی ناخالصی زیاد است). در ادامه ساختار را که در آن حامل های بار نواحی سورس و درین ( ) از نوع حفره ای هستند، بررسی کرده جریان کانال را مطالعه کرده ایم. این ساختار بر اساس تونل زنی حامل ها ی الکترودهای نوع از مان کانال نوع کار می کند. به خاطر تقارن نوار انرژی رسانش و ظرفیت در گرافین، تونل زنی بین-نواری به راحتی صورت گرفته جریان خروجی بزرگی از مرتبه جریان ساختار (میکروآمپر) به دست می دهد. همچنین در این ساختار، اثرات گسستگی ترازهای انرژی در کانال محدود شده توسط سدهای در محل اتصال با سورس و درین، باعث تونل زنی تشدیدی از میان کانال می شود و جریان نوسان کننده با ولتاژ گیت اعمالی به دست می دهد. این نوسان ها نواحیی با رسانش دیفرانسیلی منفی که اساس کار الکترونیک بسامد بالا است فراهم می کند.