Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
ℹ️Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
РАВНОВЕСНАЯ КВАНТОВАЯ ЕМКОСТЬ 5
2D СЛУЧАЙ 6
1D СЛУЧАЙ 7
ФИЗИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О КВАНТОВОЙ ЕМКОСТИ 11
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЕМКОСТЬ В ДВОЙНЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ 15 ЗАРЯДНЫЙ КУБИТ 19
ТЕОРИЯ 20
РЕЗУЛЬТАТЫ 24
1. Пределы медленной и быстрой релаксации 24
2. Промежуточный Режим Релаксации 25
ПРОЯВЛЕНИЯ КВАНТОВОЙ ЕМКОСТИ В ГРАФЕНЕ 28
ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ 30
DOS С НУЛЕВЫМ ПОЛЕМ 33
КВАНТОВАЯ ЕМКОСТЬ И ЗАЗОРЫ В ВЫСОКИХ ПОЛЯХ 37
ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ СЖИМАЕМОСТЬ 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 45
📖 Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе проведено комплексное теоретическое исследование квантовой электрической емкости в низкоразмерных системах, в частности, в одномерных структурах на примере полевых транзисторов на углеродных нанотрубках (CNFET). Актуальность исследования обусловлена интенсивным развитием наноэлектроники и квантовых технологий, где учет квантовых эффектов, таких как емкость, связанная с плотностью состояний, становится критически важным для точного моделирования и проектирования устройств. Основные результаты работы заключаются в анализе равновесных выражений для квантовой емкости и их обобщении на неравновесные условия, включая фазово-когерентный и фазово-некогерентный режимы транспорта, что демонстрирует сильную зависимость емкости от длины наноструктуры в когерентном случае. Показано ключевое влияние квантовой емкости на транскондуктивность CNFET и обоснована возможность создания на ее основе зарядового кубита. Научная значимость работы заключается в систематизации моделей квантовой емкости для 1D-систем, а практическая – в предоставлении инструментов для оптимизации параметров наноэлектронных приборов. Теоретической основой послужили фундаментальные работы С. Лурье, впервые предложившего концепцию квантовой емкости, исследования A. Rahman с соавторами по теории баллистических нанотранзисторов, модели P.J. Burke для углеродных нанотрубок, а также анализ Д.Л. Джона и коллег, посвященный роли квантовой емкости в моделировании наноразмерных устройств.
📖 Введение
Концепция “квантовой емкости” была использована Лурье [1] для разработки модели эквивалентной схемы для устройств, которые включают высоко проводящий двумерный (2D) электронный газ. В последнее время этот термин также используется при моделировании одномерных (1D) систем, таких как устройства на углеродных нанотрубок (CN). [2,3]
Наше обсуждение сосредоточено в первую очередь на случае 1D, для которого мы используем полевой транзистор из углеродных нанотрубок (CNFET) в качестве модельного устройства, хотя результаты одинаково хорошо применимы к другим типам 1D полупроводников. Двумерный случай обсуждался в разделе 1 и включен здесь только для иллюстрации ключевых различий.
Получены выражения равновесия, и они расширены для охвата двух крайностей в неравновесной характеристике, а именно фазово-когерентного и фазово-некогерентного переноса. В первом случае волновая функция может интерферировать сама с собой и может создавать резонансы в зависимости от структуры устройства. Это приводит к тому, что заряд и квантовая емкость становятся сильными функциями длины полупроводника. В последнем случае такой тип резонанса не допускается, и квантовая емкость более однородна. Наконец, мы покажем, как квантовая емкость влияет на транскондуктивность CNFET, где выражение Ландауэра может быть использовано для вычисления тока. [4]
✅ Заключение
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были проанализированы материалы исследований по тематике квантовой электрической емкости в материалах с пониженной размерностью. Было показано, что:
1. Квантовая электрическая емкость играет существенную роль в материалах с пониженной размерностью, а также в приборах на их основе.
2. На основе квантовой электрической емкости может быть построен зарядовый кубит, являющийся перспективной концепцией в рамках квантовых вычислений и квантовых приборов.
3. Квантовая емкость и ее свойства могут быть использованы для исследования свойств материалов с пониженной размерностью.