Наноэлектроника «снизу — вверх»

Description

Предисловие ко второму изданию Эта книга была написана мною по итогам прослушивания, решения задач, сдачи тестов и экзаменов он-лайн блестящих курсов лекций Суприё Датта Supriyo Datta) «Fundamentals of Nanoelectronics, Part I: Basic Concepts» и «Fundamentals of Nanoelectronics, Part II: Quantum Models», прочитанных им в 2012 и 2015 годах, лекций Марка Лундстрома (Mark Lundstrom) «Near-Equilibrium Transport: Fundamentals and Applications» и «Fundamentals of Nanotransistors», прочитанных им в 2011 и 2016 годах, лекций Тимоти Фишера (Timothy Fisher) «Thermal Energy at the Nanoscale» и Ал Шакури (Ali Shakouri) «Thermoelectricity: From Atoms to Systems», прочитанных ими в 2013 году в рамках инициативы Purdue University, USA / nanoHUB-U (www.nanohub.org/u/). Содержание книги доступно и на украинском языке пока в виде серии учебно-образовательных обзоров, написанных совместно с М. В. Стрихой и все еще публикуемых в каждом номере журнала «Сенсорная электроника и микросистемные технологии», начиная с № 4 за 2012 год. Несмотря на наши совместные усилия реальное положение дел с преподаванием в украинских университетах на специализациях физического и инженерного профилей, которое обычно сводится к использованию традиционных, десятилетиями установившихся концепций, обусловливает необходимость более глубокого ознакомления отечественных преподавателей, аспирантов и студентов с современной концепцией изложения физики наносистем «снизу – вверх», от атомов и молекул к атомным и молекулярным кластерам с использованием концепций и вычислительных методов квантовой химии, авторами которой являются Суприё Датта и Марк Лундстром из университета Пердью, в значительной степени альтернативной традиционной концепции преподавания физики электрических явлений и электроники, опирающейся на рассмотрении электрических явлений в массивных и объемных проводниках. Во втором издании книги добавлен раздел «Анализ электрофизических характеристик транзисторов», литература к главам дополнена ссылками на новые публикации автора, а также исправлено пару замеченных опечаток. 1 Титул......Page 2 2 Подтитул......Page 3 3-4 Предисловия (2 стр_3-4)......Page 4 5 Содержание (10 стр_5-14)......Page 6 6 Глава 1 (74 стр_15-88)......Page 16 7 Глава 2 (86 стр_89-174)......Page 90 8 Глава 3 (26 стр_175-200)......Page 176 9 Глава 4 (18 стр_201-218)......Page 202 10 Глава 5 (20 стр_219-238)......Page 220 11 Глава 6 (32 стр_239-270)......Page 240 12 Глава 7 (46 стр_271-316)......Page 272 Закон сохранения энергии предполагает, что......Page 318 С использованием первого закона термодинаміки (2) это означает, что......Page 319 Ответ на поставленный вопрос состоит в следующем. Модель резистора должна быть такой, чтобы гарантировать, что для всех процессов, включающих обмен энергией и электронами резистора с контактом, поддерживаемым при электрохимическом потенциале и темпе.........Page 320 Если все эти процессы подчиняются уравнениям (13) и (14), то......Page 321 Асимметрия выделения и поглощения энергии привычна настолько, что мы и не замечаем ее. Если речь зайдет, скажем, об атоме водорода, и его единственный электрон пусть находится в возбужденном состоянии 2р, он немедленно вернется в основное состояние 1s.........Page 323 Энтропия определена. Теперь можно второй закон термодинамики (3) переписать иначе. Из рис. 1 следует, что......Page 325 При нулевой температуре любая система частиц, достигая равновесия с окружающей средой, приходит в состояние с наименьшей возможной энергией. Как уже упоминалось, это связано с тем, что при нулевой температуре система частиц может только излучать энерг.........Page 326 Обращаясь к уравнению (13), получаем......Page 327 фоковское состояние для электрона (справа).......Page 329 Согласно закону Больцмана, вероятность того, что система заполнена бозонами......Page 330 Среднее число электронов в системе......Page 331 Рассмотрим систему невзаимодействующих локализованных спинов, например, магнитных примесей в канале проводимости. В состоянии равновесия половина спинов случайным образом ориентирована вверх, а другая половина – вниз (рис. 10).......Page 332 Полное число возможностей получить набор подсистем будет......Page 333 Энергия системы......Page 334 Рис. 11. Равновесная (слева) и неравновесная (справа) системы локализованных спинов.......Page 335 Оно может представлять из себя спиновый вентиль (глава 9) с антипараллельной ориентацией намагниченности контактов, в котором ферромагнитный исток может инжектировать в проводник и экстрагировать из проводника только электроны со спином «вверх», а фер.........Page 338 Поскольку и учитывая, согласно (59), что......Page 340 Шеннон [16] ввел понятие информационной энтропии......Page 341 Идея о том, что обладание полными сведениями о метастабильном состоянии системы позволяет создать аккумулятор на ее основе, перекликается с принципом Ландауэра о том, какой минимум энергии необходим, чтобы стереть один бит информации [18, 19].......Page 342 Резервуары Контакты......Page 343 Литература......Page 345 14 Глава 9 (24 стр_347-370)......Page 348 15 Глава 10 (62 стр_371-432)......Page 372 16 Глава 11 (80 стр_433-512)......Page 434 Волновая функция отдельного спина в системе А......Page 505 Вернемся к информационно-управляемому аккумулятору (§ 8.8), по ходу работы которого энтропия растет. А как именно это происходит?......Page 507 17 Глава 12 (32 стр_513-544)......Page 514