مدل‌های فیزیکی برای سیم‌های کوانتومی، نانولوله‌ها و نانور‌یبون‌ها ۲۰۲۳
Physical Models for Quantum Wires, Nanotubes, and Nanoribbons 2023

سیم‌های کوانتومی ساختارهایی مصنوعی با مقطع عرضی در مقیاس نانو هستند که حاوی ذرات بارداری هستند که در امتداد یک درجه آزادی حرکت می‌کنند. با محدود شدن حرکات الکترونی به حالت‌های ایستاده در دو جهت فضایی دیگر، این ساختارها عمدتاً برای بررسی پویایی‌های تک‌بعدی حامل‌های بار محدود‌شده‌ کوانتومی مورد توجه قرار گرفته‌اند که در نهایت منجر به کاربردهای گسترده در نانوالکترونیک در مقیاس بزرگ شده است.

این کتاب مجموعه‌ای از مقالات است که بیش از 30 سال تحقیق در زمینه توسعه مدل‌های فیزیکی جامع برای توصیف خواص فیزیکی این ساختارهای نیمه‌رسانای تک‌بعدی را در بر می‌گیرد. این مقالات به بررسی اثر محدودیت کوانتومی بر ارتعاشات شبکه، نرخ پراکندگی حامل‌ها و انتقال بار می‌پردازند و همچنین مثال‌های عملی از حل معادلة بولتزمن با استفاده از روش‌های تحلیلی و شبیه‌سازی‌های عددی مانند روش مونت کارلو ارائه می‌دهند.

این کتاب همچنین به مباحثی در مورد انتقال کوانتومی و اثرات اسپینی در ساختارهای مولکولی تک‌بعدی مانند نانولوله‌های کربنی و نانوربان‌های گرافنی بر اساس رویکردهای تابع گرین غیرتعادلی و نظریه تابعی چگالی می‌پردازد.

Quantum wires are artificial structures characterized by nanoscale cross sections that contain charged particles moving along a single degree of freedom. With electronic motions constrained into standing modes along with the two other spatial directions, they have been primarily investigated for their unidimensional dynamics of quantum-confined charge carriers, which eventually led to broad applications in large-scale nanoelectronics. This book is a compilation of articles that span more than 30 years of research on developing comprehensive physical models that describe the physical properties of these unidimensional semiconductor structures. The articles address the effect of quantum confinement on lattice vibrations, carrier scattering rates, and charge transport as well as present practical examples of solutions to the Boltzmann equation by analytical techniques and by numerical simulations such as the Monte Carlo method. The book also presents topics on quantum transport and spin effects in unidimensional molecular structures such as carbon nanotubes and graphene nanoribbons in terms of non-equilibrium Green’s function approaches and density functional theory.