فناوری cmos از مزیت های متعددی همچون قابلیت اطمینان بالا، سادگی ساخت و مقیاس پذیری برخوردار است و به همین علت در چند دهه ی اخیر به عنوان اصلی ترین فناوری در ساخت مدارهای مجتمع مطرح بوده است. جالب اینکه، در تمام دوره ی حیات خود، این فناوری همواره به سرعت در حال پیشرفت بوده است به گونه ای که به طور مستمر شاهد تولد تراشه هایی بوده ایم که سرعت بالاتر، توان مصرفی کمتر و کارآیی بیشتر داشته اند. کاهش ابعاد ماسفت ها از گستره ی میکرومتر به گستره ی نانومتر مسائل جالبی را در عرصه ی فیزیک و نحوه ی عملکرد این ترانزیستورها مطرح نموده است که توجه به نکات جدیدی را در حوزه ی کاری سرعت بالا و توان پایین می طلبند. لذا درک دقیقی از فیزیک و نحوه ی عملکرد ماسفت برای متخصصینی که قصد دارند در این حوزه فعالیت نمایند ضروری می نماید. از سوی دیگر در طراحی مدارهای مجتمع اغلب متخصصین نه تنها نیاز دارند پیشاپیش کارآیی مدار را حدس بزنند بلکه می باید دانش دقیقی از حوزه ی اعتبار مدل های ماسفت داشته باشند تا بتوانند از آن ها در شبیه سازی های رایانه ای به درستی استفاده نمایند. در این پایان نامه مدل ترابردی کوانتومی بالستیک برای چند نانوترانزیستور اثر میدانی gaas/algaas با طول کانال از مرتبه ی ده نانومتر ( برای مثال 40و 100نانومتر ) با در نظر گرفتن یک موج کوانتومی برای حامل ها را مورد مطالعه قرار داده و ترازهای انرژی حامل ها بر حسب ولتاژ دریچه و هم چنین دامنه ی موج عبوری بر حسب انرژی جنبشی حامل ها را محاسبه و رسم کرده ایم. نیز تغییرات رسانایی و ترارسانایی نانوترانزیستور مورد مطالعه را بر حسب ولتاژ دریچه محاسبه و رسم کرده ایم و نشان داده ایم که در ولتاژ دررو کم و دمای بسیار پایین کوانتش رسانایی و ترارسانایی از مشخصه های عملیاتی غالب نانوترانزیستور می باشد. در پایان مشخصات جریان- ولتاژ را بر حسب پارامترهای مختلف محاسبه و نتایج را ارائه نموده ایم.

رسانش در دمای پایین برای سیستم های دو بعدی مانندترانزیستوراثرمیدان فلز-اکسید-نیمه رسانا مدتی است که مورد توجه قرار گرفته است. آزمایش ها نشان می دهند که یک نیمه رسانا آلاییده در چگالی الکترونی ناخالصی پایین از خود رفتار عایق ودر چگالی الکترونی بالا خاصیت فلزی نشان می دهد. در یک سیستم دو بعدی نظیر ساختار چند لایه ای الکترون ها با ناخالصی های باردار وخنثی برهم کنش ن سهیم می باشند. دراینجا اثر آنهارا بر رسانش به کمک زمان واهلش و تابع واهلش جریان مورد بررسی قرار داده ایم.موده، رسانش را تحت تاثیر قرار می دهند و باعث می شوند تا تصحیحاتی روی آن به ویژه در دمای پایین لحاظ شود. اثرپراکندگی چندگانه در موردپراکندگی ناخالصی بارداردر چگالی الکترونی پایین به فازی منجر می شود که به وسیله رسانشdcی صفر و قطبش پذیری dcی متناهی مشخص می شود. این نظریه گذار فلز –عایق را تایید می کند. در این پایان نامه رسانش در سیستم های الکترونی دوبعدی در اثراستتار کولنی را مورد پژوهش قرار داده ایم. از پراکندگی های موثر بررسانش ، پراکندگی ناخالصی زمینه و پراکندگی ناخالصی باردار بوده اند که به ترتیب در رسانش ایستا و دینامیک سهیم می باشند. در اینجا اثر آنهارا بررسانش به کمک زمان واهلش و تابع واهلش جریان مورد بررسی قرار داده ایم.

خصوصیات کلی تحرک پذیری وابسته به میدان الکتریکی به این صورت است که افزایش میدان الکتریکی باعث افزایش انرژی الکترون ها شده واین امر منجر به تولید فونون و افزایش پراکندگی بین آن ها می شود و در نتیجه آن تحرک پذیری کاهش می یابد. در حالت کلی تحرک پذیری در میدان های الکتریکی پایین تا رسیدن به یک میدان بحرانی ثابت باقی مانده و آن سوی میدان بحرانی با افزایش میدان الکتریکی شروع به کاهش می کند. در این تحقیق با لحاظ انرژی متناهی فونون ها در معادله موازنه انرژی دستگاه الکترون– فونون برای برهمکنش کشسان با فونون های اکوستیکی درون دره ای در دمای پایین، مشخصات تحرک پذیری وابسته به میدان الکترون ها در یک گاز الکترون دو بعدی غیر تبهگن سیلسیوم محاسبه و رسم گردید. با استفاده از روش های، تقریب دمای موثر وابسته به میدان، حل مستقیم معادله بولتزمن به روش تحلیلی و به روش عددی، تغییرات تحرک پذیری الکترون ها نسبت به میدان الکتریکی را مورد بررسی قرار داده و سپس نتایج حاصل از مدل های نظری را با داده های تجربی مقایسه کردیم. نتایج به دست آمده نشان می دهد که تحرک پذیری وابسته به میدان الکتریکی محاسبه شده از حل معادله بولتزمن به روش تحلیلی انطباق خوبی با داده های تحرک پذیری تجربی دارد.

در این تحقیق به بررسی ساختار چاه کوانتومی تحت کرنش ingan/ganورتزیت پرداخته ایم. هدف اصلی ما در این پایان نامه محاسبه میدان الکتریکی در چاه کوانتومی ingan/gan و نیز چاه های کوانتومی چندتایی آنها است. روش ما برای این محاسبه، حل معادله کرنش به منظور بدست آوردن بارهای پلاریزاسیون که عمدتاَ بدلیل تغییر ناگهانی ثابت-های پیزوالکتریک در سطح مشترک چاه و سد حاصل می شود می باشد، حل خود سازگار معادلات پواسون و k.p شرودینگر 8- نواری برای محاسبه حامل های آزاد در دیواره های چاه کوانتومی انجام شده است. این شبیه سازی یک بعدی برای میدان الکتریکی و حاملهای آزاد با استفاده از نرم افزار nextnano++برای حالتهای مختلف پلاریته سطح gan، ضخامتهای مختلف و نسبتهای ایندیم متفاوت چاه ingan و چاه های چندتایی ingan با ضخامتهای مختلف چاه و سد، ارائه شده است. در این بررسی مشاهده شده است که با افزایش پهنای چاه تا پهنای بحرانی افت پتانسیل بطور خطی افزایش یافته و میدان ثابت می ماند در حالیکه پس از آن افت پتانسیل ثابت ولی میدان کاهش می یابد همچنین در چاه های کوانتومی چندتایی، کنار هم قرار گرفتن چاه ها باعث ایجاد میدان قابل ملاحظه ای در لایه های سد می گردد.

نیترایدهای نیم رسانای گروه iii از جمله گالیم نیتراید، به سبب گاف نواری پهن و مستقیم در ساخت قطعات الکترو اپتیکی مورد توجه هستند. خواص الکتریکی و اپتیکی این نیم رساناها توسط عیوب بلوری تحت تاثیر قرار گرفته و تغییر می کنند. ساختار بلوری ترکیبات گروه iii-v، عیوب بلوری و نظریه تابعی چگالی در این کار پژوهشی معرفی شده است. طبق محاسبات گاف نواری گالیم نیتراید در ساختار ورتزیت ev 8/1 و گاف نواری ساختار بلند روی ev 6/1 می باشد همچنین ضریب شکست ساختار بلند روی در فرکانس های پایین تقریباً 53/2 وضریب خاموشی در محدوده ی (ev) 2-0، صفر می باشد. در ساختار ورتزیت نیز به سبب خواص ناهمسانگردی ضریب شکست های متفاوتی در دو جهت x,z ایجاد می شود. ضریب شکست ساختار در محدوده ی بسامدهای پایین (نورمرئی) در جهت x حدوداً 51/2 و در جهت y تقریباً 54/2 می باشد. ضریب خاموشی نیز در محدوده ی (ev) 2-0 ، صفر می باشد. در این پایان نامه توزیع بار اطراف دررفتگی پیچشی در ساختار ورتزیت گالیم نیتراید، ناخالصی کربن، تهی جاهای نیتروژن و گالیم در ساختار بلند روی گالیم نیتراید با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار گرفته اند. شبیه سازی این عیوب با استفاده از برنامه wien2k صورت گرفته است. ساختار نواری، چگالی حالت های الکترونی و خواص نوری در ساختارهای معیوب بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، دررفتگی پیچشی در ساختار ورتزیت هیچ تراز انرژی را در گاف نواری القا نمی کند. همچنین چگالی حالت های الکترونی در اطراف هسته دررفتگی افزایش می یابد. بنابراین می توان پیش بینی کرد که این نوع دررفتگی، بعنوان تله برای الکترون ها عمل می کند و به این ترتیب بازده الکتریکی و اپتیکی قطعات کاهش می یابد. ناخالصی کربن با اتم های گالیم جانشین می شود و تراز نواری دهنده را در گاف نواری القا می کند، گاف نواری کاهش یافته و در نهایت رسانایی الکتریکی افزایش می یابد. تهی جای گالیم بعنوان پذیرنده الکترون عمل می کند و تراز پذیرنده را در نزدیکی نوار ظرفیت ایجاد می کند. تهی جای نیتروژن بعنوان دهنده الکترون عمل کرده و تراز دهنده را در گاف نواری ایجاد می نماید. . همچنین خواص اپتیکی مانند تابع دی الکتریک، ضریب شکست و ضریب خاموشی در اغلب فرکانس ها در مقایسه با ساختار ایده ال دچار افت می گردند

در این پایان نامه خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی انبوهه uas و سپس خواص الکترونی و مغناطیسی نانولایه های uas/ge با یک و دو ضخامت uas مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات بر مبنای نظریه تابعی چگالی با استفاده از روش امواج تخت بهبود یافته خطی بعلاوه اوربیتال های موضعی(apw+lo) با استفاده از کد محاسباتی wien2k انجام شده است. برای تخمین پتانسیل تبادلی همبستگی از تقریب شیب تعمیم یافته gga و (gga+u) استفاده شده است. چگالی حالت‏های الکترونی ترکیب uas در حضور و غیاب برهم‏کنش اسپین-‏مدار تاثیر قابل‏ملاحظه برهم‏کنش اسپین-‏مدار را بر چگالی حالت‏های الکترونی این ترکیب نشان می‏دهد. علاوه بر این بررسی چگالی حالت های الکترونی نشان می دهد که الکترونهای اربیتال 5f همراه با سایر الکترون های اتم اورانیوم در رسانش و هیبریدشدگی این اتم شرکت می کنند. همچنین این بررسی ها نشان می دهد که الکترون های اربیتال 5f اتم اورانیوم موثرترین الکترون ها در ایجاد خاصیت مغناطیسی این ترکیب هستند. گشتاور مغناطیسی این ترکیب در فشارهای متفاوت نیز محاسبه شده است. نتایج محاسبات نشان می‏دهد که گشتاور مغناطیسی با فشار کاهش می‏یابد. سپس با استفاده از همگرایی تابع کار و مقایسه چگالی حالتهای الکترونی اتم میانی به ازای ضخامت های مختلف زیرلایه مشخص گردید که تعداد 13 لایه ژرمانیوم برای شبیه سازی زیرلایه کافی می باشد، سپس لایه های uas را بر روی این تعداد لایه رشد داده ایم. سپس چگالی حالت های الکترونی و گرادیان میدان الکتریکی (که به عنوان معیاری از عدم تقارن در توزیع بار است) در محل اتم های واقع در سطح و زیرلایه محاسبه شده است. همچنین تابع کار، گشتاور دوقطبی الکتریکی و گشتاور مغناطیسی برای اتم های سطح در نانولایه های uas/ge به ازای یک و دو لایه uas محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد اتم های ge در مرز مشترک نانولایه مقدار کمی گشتاور مغناطیسی دارند. این گشتاور مغناطیسی القایی با هیبریداسیون بین الکترون های p اتم ژرمانیوم و 5f اتم اورانیوم ایجاد می شود.

وجود یک سری مختصات ویژه ی نانولوله های کربنی، آن ها را به انتخابی ایده آل برای بسیاری ازکاربردها تبدیل کرده است. مدارک گوناگونی نشان می دهد که آلاییدن نانولوله های کربنی با اتم هایی که به نانولوله اسپین تزریق می کنند، باعث بهبود خاصیت مغناطیسی ضعیف نانولوله ها و امکان استفاده از آن ها در صنعت اسپینترونیک می شود. از میان عناصر شیمیایی گوناگون، فلزات واسطه به علت برقراری پیوند قوی با اتم های کربن، برای آلاییدن نانولوله های کربنی مناسب به نظر می رسند. از دیگر عواملی که به شدت ویژگی های الکترونی و ساختاری نانولوله های کربنی را تغییر می دهد ایجاد هرگونه تغییر مکانیکی در نانولوله ها می باشد از جمله ای این تغییرات ایجاد کرنش درامتداد محور نانولوله می باشد . در این پروژه ابتدا نانولوله های کربنی(7,0) و (5,5) را مدل سازی کردیم و سپس اتم های مغناطیسی منگنز و آهن را در دو جایگاه مختلف نانولوله قراردادیم و نشان دادیم که اتم های مغناطیسی ذکر شده باعث ایجاد خاصیت فرومغناطیسی و بهبودخاصیت رسانایی در این نانولوله-ها شدند. همچنین با اعمال کرنش محوری براین دو نانولوله، نشان دادیم که گاف نواری نانولوله ی (7,0) به هنگام کشیده شدن افزایش می یابد و به هنگام فشرده شدن، این نانولوله ی نیم رسانا، به فلز تبدیل می شود و گاف نواریش بسته می شود، اما در مورد نانولوله ی (5,5) هیچ گونه تغییری را مشاهده نکردیم. در این پروژه، برای انجام محاسبات از بسته نرم افزاری quantum espresso که برپایه نظریه ی تابعی چگالی است، استفاده شده است.

در این پایان نامه مشخصات جریان- ولتاژ ماسفت های کانال کوتاه دو دروازه ای با طولهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا جریان زیر آستانه ی این قطعات برای طولهای کانال 100 و 50 و 20 نانومتر محاسبه شده است و نشان داده ایم که جریان زیر آستانه برای قطعه با طول کانال کوچکتر، مقدار بزرگتری دارد و هر چه طول کانال بزرگتر باشد بستگی جریان زیر آستانه به جریان دررو کمتر است. همچنین نشان داده ایم که جریان زیر آستانه برای قطعات با طول کانال بالای 100 نانومتر به ولتاژ دررو بستگی ندارد.در این پایان نامه همچنین نمودار جریان- ولتاژدر تمامی نواحی ,ضریب رسانایی کانال و ضریب رسانایی متقابل با استفاده از دو مدل متفاوت برای قطعاتی با طول کانالهای مختلف یعنی 30،40،50،100،150،250 نانومتر نانومتر محاسبه و رسم نموده ایم و سپس نتایج حاصل از دو مدل را برای سه طول کانال 100،60 و 250 نانومتر را با هم مقایسه نموده ایم و نشان دادیم که دو مدل برای طول کانال های بالای 100 نانومتر انطباق قابل توجهی دارند. اما برای طول کانال های کوچکتر نتایج آنها اندکی متفاوت است. به همین دلیل نتایج هر یک از دو مدل را برای طول کانال 20 نانومتر با مدل یک ماسفت بالستیکی مقایسه نموده ایم و نشان داده ایم که هر دو مدل نتایج نزدیک به نتایج مدل بالستیکی ارائه می دهند و حتی در بعضی از مقادیر ولتاژ دروازه نتایج کاملا یکسانی دارند. در نهایت مدلی که همخوانی بیشتری با مدل بالستیک داشت یعنی مدل دوم را به عنوان مدل برتر معرفی نمودیم. ?

زمان واهلش ترابردی و کوانتومی گاز الکترونی دو بعدی(2deg) برای انواع مکانیسم های پراکندگی، از جمله پراکندگی کولنی زمینه، پراکندگی کولنی دور و پراکندگی کولنی فصل مشترک را مورد بررسی قرار داده ایم. با داشتن پارامترهایی مانند چگالی سطحی حاملها ns و ضخامت لایه جداگر ls و ضخامت ناحیه تهی شده ld و از روش حل خود سازگار در رهیافت بستارد و همینطور با بررسی این پارامترها و محاسبه زمان واهلش ترابردی و کوانتومی در رهیافت مک لوید می توانیم این دو رهیافت را برای ساختار gaas/algaas مورد بررسی قرار داده و زمانهای واهلش ترابردی و کوانتومی محاسبه شده را با یکدیگر مقایسه کنیم. همینطور زمان واهلش کل را با استفاده از این فرمول (قاعده ماتیسین) بدست بیاوریم: ( 3-1) 1/?_tot =1/?_bi +1/?_rd +1/?_ic که ?_bi زمان واهلش ترابردی بواسطه پراکندگی کولنی زمینه و ?_rd زمان واهلش ترابردی بواسطه پراکندگی کولنی دور و ?_ic زمان واهلش ترابردی به واسطه پراکندگی کولنی فصل مشترک است.

نانولوله های کربنی، مواد ایده آلی هستند که در ساخت ادوات الکترونیکی در ابعاد نانو بکار می روند. یکی از علل مقاومت الکتریکی سیستم های نانومقیاس در دمای پایین مکانیسم پراکندگی الاستیک می باشد. از جمله پراکندگی های الاستیک می توان مراکز کولنی و برهم کنش الکترون- الکترون را نام برد. در این پروژه، نظریه پراکندگی ناخالصی کولنی دور در نانولوله های تک جداره با استفاده از تقریب تک الکترون مورد بررسی قرار گرفت. ناخالصی ها با توزیع یکنواخت روی سطح بستر در نظر گرفته شد، سپس مدل کوانتوم- مکانیکی پراکندگی الکترون به وسیله ناخالصی دور واقع در سطح بستر بررسی گردید و عبارت کلی برای آهنگ پراکندگی الکترون در نانولوله های کربنی بدست آمد. نتایج حاصل نشان داد که آهنگ پراکندگی الکترون در نانولوله آرمچیر بیش از نانولوله زیگزاگ می باشد. همچنین به منظور بدست آوردن رسانندگی از معادله بولتزمن در مدل پخش– سوق استفاده گردید و با در نظر گرفتن تابع توزیع تعادلی برای ناخالصی ها رسانندگی نانولوله زیگزاگ در دمای صفر بررسی گردید. در ادامه برای محاسبه رسانندگی در دمای محدود، تابع توزیع فرمی- دیراک جایگزین تابع توزیع تعادلی شده و عبارتی تحلیلی برای رسانندگی در محدوده تکانه انتقالی کوچک و بزرگ بدست آمد. نتایج حاصل نشان داد که رسانندگی نانولوله زیگزاگ و نیم رسانا با افزایش ناخالصی کاهش و با افزایش سطح آلایش افزایش می یابد. بالاترین رسانندگی نانولوله نیم رسانا زمانی اتفاق می افتد که انرژی فرمی نزدیک به لبه زیرنوار بعدی باشد. کلید واژه: نانولوله، خواص ترابردی، پراکندگی، ناخالصی، رسانندگی.

یکی از ویژگی های جالب نانولوله ها مشاهده ی ناحیه ی رسانندگی دیفرانسیلی منفی در آنها می باشد که به صورت عکس رابطه ی استاندارد جریان-ولتاژ تعریف می شود. رسانندگی دیفرانسیلی منفی، در مواد مختلفی مانند ابرشبکه های نیمرسانا مشاهده شده است. در نانولوله-های کربنی در دمای اتاق تحت شرایطی و در گستره ی معینی از شدت میدان الکتریکی پیش-بینی شده است. در این پژوهش، به منظور بررسی رسانندگی دیفرانسیلی منفی در نانولوله های کربنی، ابتدا خواص ترابردی الکترون در نانولوله های کربنی تحت تأثیر میدان های الکتریکی اعمالیdc و ac مورد مطالعه قرارگرفت. اعمال همزمان دو میدان الکتریکی به فاز غیرخطی ناپایداری مانند آنچه در ابرشبکه های نیمرسانا مشاهده شده است، می انجامد. بررسی الکترون ها در تقریب نیمه کلاسیک انجام شد که با استفاده از تقریب تنگ بست و حل معادله بولتزمن، رابطه ای برای چگالی جریان بدست آمد. فرمول بندی نظری نشان می دهد که مشخصه ی چگالی جریان میدان الکتریکی، یک ناحیه رسانندگی دیفرانسیلی منفی دارد که این امر در توافق با داده های تجربی می باشد. سپس نمودار تغییرات چگالی جریان بر حسب میدان الکتریکی برای انواع نانولوله ها رسم شده که بیشینه ی چگالی جریان و ناحیه رسانندگی دیفرانسیلی منفی در آنها قابل رویت است. نمودارهای رسم شده حاکی از آنند که بیشینه ی چگالی جریان برای نانولوله های مختلف، متفاوت است. همچنین این مقدار در یک نانولوله به ازای پارامترهای مختلف، تغییر می کند.

نتایج تجربی نشان داده است که وجود مرز دانه ها اثراتی بر روی برخی خواص الکتریکی، مکانیکی و حرارتی گرافین داشته است؛ ازجمله کاهش تحرک الکترونیکی، رسانندگی گرمایی و کاهش مقاومت الکتریکی. ازآنجایی که گرافین دوبعدی است و به اندازه یک اتم کربن ضخامت دارد، مرز دانه ها در گرافین هویت یک بعدی دارند. فونون های صوتی و اپتیکی حاملان گرما در بلور هستند، مرز دانه ها سبب پراکندگی فونون ها شده و به این ترتیب یکی از عوامل موثر در تغییر میزان رسانندگی گرمایی هستند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در عصر تکنولوژی اطلاعات استفاده از ابررایانه ها امری اجتناب ناپذیر است. در این رایانه ها ترانزیستورهای با سرعت بسیار بالا و زمان سویچینگ بسیار کوتاه ، حرف اول را می زنند . بنابراین مطالعه پژوهش در ساختارهای چندلایه ای می تواند ما را در شناخت ساختار و اصلاح و بهینه سازی عملکرد اینگونه ترانزیستورها جهت استفاده بهتر یاری نماید.در ساختارهای مدوله آلائیده گاز حفره ای دوبعدی به دلیل اختلاف در گاف نوار انرژی دو ماده مختلف در فصل مشترک ‏‎si/sige‎‏ تشکیل می گردد. حفره ها توسط یک لایه نازک از اتمهای پذیرنده در لایه ‏‎sige‎‏ جداشده و این امر باعث کاهش پراکندگی ناشی از ناخالصی ها می شود و در نتیجه تحرک پذیری حفره ها افزایش می یابد. در این پایان نامه ساختار آلائیده مدوله شده بررسی و تحرک پذیری حفره ها بر حسب چگالی بار سطحی در کانال فعال بررسی و محاسبه شده است.