ترابرد الکترونیکی و اسپینترونیکی در نانو نوارهای سیلیسینی

کشش بازار از یکسو و فشار فناوری از سوی دیگر همواره باعث رشد و شکوفایی مستمر صنعت قطعه سازی در دنیا شده است. به منظور کاهش هزینه های ساخت و افزایش قابلیت های عملکردی، حداقل ابعاد قابل ایجاد بر روی ویفرهای نیمه هادی (به ویژه سیلیکون) باگذشت زمان کاهش یافته و امروزه به حد چند ده نانومتر رسیده است. برخلاف انتظارات اولیه ساخت قطعات سیلیکونی در ابعاد نانومتری از یکسو هزینه گزاف داشته و از سوی دیگر توان اتلافی قطعه با کاهش ابعاد افزایش و تشابه میان ادوات و تکرارپذیر بودن فرآیندها کاهش یافته است. ازاین رو استفاده از مولکول ها بجای سیلیکون و استفاده از اسپین الکترون بجای بار الکترون شاخه جدیدی از تحقیقات به نام اسپینترونیک را پیش روی فعالان و محققان در این زمینه قرار داده است تا با استفاده از این فن توانمندی ساخت قطعات با حداقل ابعاد کوچک تر و توان عملکردی بالاتر فراهم آید. امروزه گرافین به دلیل ویژگی های ممتاز آن ماده ای مشهور است. بااین وجود، سیلیسین که اخیراً به طور آزمایشگاهی ساخته شده است، همان ویژگی های مهمی که گرافین را جذاب ساخته دارا هست. علاوه بر آن، سیلیسین دو مزیت نسبت به گرافین دارد. اول اینکه، گاف نواری آن به طور قابل توجهی بزرگ تر است که برای کاربردهای الکترونیکی بسیار مهم است. دوم اینکه، بسیار سازگارتر است چراکه صنعت نیمه هادی رایج امروزی بر پایه سیلیکون است و سیلیسین انطباق پذیری بهتری نسبت به گرافین دارد. در این تحقیق با استفاده از روش تابع گرین غیرتعاملی مبتنی بر روش تابعی چگالی و روش تنگ-بست نشان می دهیم که چگونه یک روش جامع برای شبیه سازی ترانزیستور اثر میدان اسپینی بسازیم و ویژگی ها و قابلیت های ترابردی آن را مطالعه کنیم. در ادامه، روش خود را بر روی چند نمونه، ازجمله نانو نوار سیلیسین، امتحان نموده و علاوه بر یافتن ویژگی های ترابردی آن، درستی مدل ارائه شده را تأیید می کنیم. ارائه یک روش جامع، جهت انجام محاسبات ترابرد بار و اسپین مبتنی بر کدهای متن-باز و قابل دسترس، از نوآوری های جدید معرفی شده در این تحقیق است.