با کاهش ابعاد مواد در یک ، دو و سه بعد به چاه های کوانتومی دوبعدی،سیم های کوانتومی یک بعدی و نقاط کوانتومی شبه صفر بعدی خواهیم رسید.نانو نقاط کوانتومی از جمله ی این ساختارها هستند که در سه بعد محدود شده و در شکل های مختلف از جمله کروی و لنزی شکل دیده می شوند.شکل این نانو ساختارها تاثیر بسیاری در انرژی و سایر خصوصیات آن ها از جمله خواص الکترونی و اپتیکی دارد.نقاط کوانتومی عدسی شکل در صنعت اپتیک و لیزر کاربردهای فراوانی از جمله در لیزرهای مخابراتی دارند. فشار به عنوان یک پارامتر مهم بر خواص نانو نقاط تاثیر میگذارد.اثر فشار بر انرژی نقاط کوانتومی با هندسه های مختلف را مورد بررسی قرار دادیم.نتیج بیانگر آن است که فشار باعث افزایش انرژی این ساختارها می شود.

نانو اسپینترونیک که همان کاربرد فناوری نانو در تولید قطعات اسپین – الکترونیکی می باشد یکی از زمینه های بسیار پر کاربرد و جذاب از علوم و فناوری نانو است. در نانو اسپینترونیک از درجه آزادی اسپین الکترون به منظور انجام محاسبات استفاده می شود. به عنوان کاربردی از نانو اسپینترونیک در صنعت، می توان از مقاومت های مغناطیسی بزرگ (gmr) نام برد که از آنها در دیسک های سخت استفاده می شود. تولید جریان های اسپین – قطبیده یکی از مهمترین کارهایی است که باید در قطعات نانو اسپینترونیکی انجام شود. استفاده از نیم فلز ها بهترین روش در تولید جریانهای اسپین قطبیده می باشد، چراکه نیم فلز ها دارای تنها یک نوع اسپین در سطح فرمی می باشند. برای اینکه بتوان از نیم فلز ها در دمای اتاق استفاده کرد، باید این مواد خاصیت نیم فلزی خود را تا دمای اتاق حفظ کنند، به عبارت دیگر باید دارای دمای کوری بالایی باشند. اما بسیاری از مواد نیم فلزی که تاکنون شناخته شده اند دارای دمای کوری بسیار پایین تر از دمای اتاق هستند. لذا در این تحقیق به جستجو برای یافتن مواد نیم فلز جدید که دارای دمای کوری بالا می باشند، پرداختیم. محاسبات ما نشان داد که ترکیبات ms(m = li, na & k) در حالت ورتزایت در حالت تعادل خود و همچنین ترکیبات mc(m = al, ga & in) در حالت بلند – روی و تحت تنش منفی دارای خاصیت نیم فلزی هستند و امکان بالا بودن دمای کوری در آنها وجود دارد. یکی دیگر از مواد پر کاربرد در نانو اسپینترونیک گرافین که لایه ای دو بعدی از اتم های کربن است می باشد. بنابراین به بررسی خواص گرافین و امکان استفاده از آن در نانو اسپینترونیک پرداختیم. همچنین به این علت که اکثر قطعات نانو اسپینترونیکی از پیوندگاههایی از نیم رسانا ها و نیم فلزات تشکیل شده اند، به جستجو برای یافتن پیوندگاههایی که توان حفظ قطبش اسپینی را دارند پرداختیم که به این منظور پیوندگاه lis/cds در حالت ورتزایت را مورد بررسی قرار دادیم.

برای تحلیل و توصیف رفتار حالتهای الکترونی نانو سیم های کوانتومی در حضور ناخالصی هیدروژنی در فصل مشترک ساختارهای چند لایه ای مواد نیمه رسانا که فاقد تقارن وارونگی ساختاری هستند ، با تقریب خوبی می توان از هامیلتونی یک سیم شبه یک بعدی در حضور اتم هیدروژن و اثر اسپین – مدار راشبا استفاده کرد. سطحهای انرژی و همچنین ویژه حالتهای وابسته به اسپین ، از معادله تک الکترونی شرودینگر و به صورت تحلیلی بدست می آیند که ما میتوانیم ویژه مقادیر را به صورت توابعی از پهنای نانو سیم شبه یک بعدی l و ثابت راشبا بیان کنیم. از حل این مسئله متوجه می شویم که ما دو پدیده شکافته شدن انرژی حالتهای تبهگن اسپینی و همچنین چرخش اسپینی را خواهیم داشت. با تغییر دو پارامتر پهنا lو ثابت راشبا در یک محدوده مناسب میتوانیم موقعیتی فراهم کنیم که یکی از حالتهای اسپینی در انرژی منفی (حالت تحت قید ) و یکی دیگر دارای انرژی مثبت (حالت پراکنده) باشد. این نکته به ما می رساند که میتوانیم جریانهای اسپینی داشته باشیم که بدون اعمال اثر راشبا و تنها با حضور ناخالصی هیدروژنی میسر نبود. جوابهای بدست آمده در این روش را با جوابهایی که در روش اختلال بدست می آیند مقایسه کرده ایم که در مقادیر کوچک ثابت راشبا انطباق عالی وجود دارد .در بحثی دیگر ابتدا برای یک نانو سیم کوانتومی با طول بینهایت و عرض چند نانو متر هامیلتونی ناخالصی هیدروژنی را به روش دقیق حل کرده سپس اثر اسپین- مدار راشبا را به عنوان اختلال وارد میکنیم که جوابهای بدست آمده انطباق خوبی با روش تحلیلی دارند. در مرحله بعد همین مراحل را برای گاز دو بعدی الکترونی به اجرا می گذاریم. که در آن برای حالت پایه مشاهده می شود که شکافتگی تبهگنی وجود نداشته ولی برای لایه دوم تبهگنی ها شکافته می شود .

چکیده ندارد.

بستگی دمائی ضرائب ترابری در فلزات ساده عمدتا ناشی از اثر پراکندگی همگن الکترون-فونون و الکترون ناخالصی می باشد در فلزات مرکب با اتمهای مغناطیسی مثل بلور upd2si2 الکترون ها بطور ناهمگن نیز توسط اتمهای مغناطیس پراکنده می گردند که این باعث رفتار غیرعادی در وابستگی دمائی ضرائب ترابری در این اجسام می گردد. یکی از مکانیسم هائی که در توجیه این رفتارها موفق بوده مکانیسم پراکندگی اریبی می باشد. در این رساله این مکانیسم بطور دقیق بررسی شده و در مورد فلز با فرمیون های سنگین upd2si2 بکار گرفته می شود. در خاتمه نتایج نظری با نتایج تجربی موجود در ضرائب هال، بر گیرائی مغناطیسی و مقاومت مخصوص الکتریکی مقایسه می گردد توافق خوبی بین نتایج مشاهده می شود.

در این رساله در ابتدا با استفاده از نظریه جرم موثر، ویژه مقادیر انرژی الکترون ها و حفره ها در سیم های کوانتمی با سطح مقطع مستطیلی و مکعبی شکل محاسبه می گردد. در این تقریب ضمن ارائه شکل خاصی برای وابستگی مکانی جرم موثر حامل ها، ارتفاع سد پتانسیل نیز محدود در نظر گرفته می شود. با استفاده از داده های موجود برای سیستم های ‏‎gaas/ga0.63al0.37‎‏ و ‏‎ga0.47in0.53as/inp‎‏ ویژه مقادیر انرژی برای این دو سیستم محاسبه و نتایج بدست آمده با نتایج تجربی و نتایج محاسبه شده توسط دیگران مقایسه می گردد. نتایج بدست آمده در توافق بهتری ‏‎‎‏(نسبت به نتایج دیگران) با نتایج تجربی می باشد. از طرف دیگر کوچک شدن ابعاد جسم بر روی خواص ترابری سیستم ها نیز تاثیر می گذارد. در همین راستا وابستگی دمایی رسانندگی الکتریکی سیم های استوانه ای باریک مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور نظریه پراکندگی مرزی ‏‎fuchs-sondheimer‎‏ که برای لایه های نازک فلزی با سطح فرمی کروی ارائه گردیده است برای سیسم های نازک فلزی با سطح مقطع دایره ای و سطح فرمی بیضوی تعمیم داده و رسانندگی الکتریکی این گونه سیم ها محاسبه می گردد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که رسانندگی در این سیستم ها به فرآیند پراکندگی حاملها از سطح و به ضخامت سیم، برای سیم هایی با قطری کوچکتر از پویش آزاد میانگین حامل ها، بستگی دارد. نسبت مقاومت سیسم های باریک بیسموت به مقاومت کپه ای آن برای ضخامت های مختلف محاسبه گردیده و وابستگی دمایی مقاومت ویژه سیم های نازک بیسموت نیز محاسبه و با نتایج تجربی گزارش شده توسط ‏‎gurvitch‎‏ مقایسه می گردد. توافق نسبتا خوبی که بین نتایج تجربی و نظری وجود دارد نشانگر این است که برای نمونه های باریک بیسموت با ابعادی بزرگتر از ‏‎100nm‎‏ مکانیزم پراکندگی حاکم بر سیستم، پراکندگی حاملها توسط سطوح مرزی بوده و آثار ناشی از کوانتیده شدن ترازهای انرژی در اندازه گیریهای انجام شده بی تاثیر می باشد.