Current-induced heating in a ballistic nano-conductor

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Location:
P1 Ark TF80

Authors

Date

2005

Department

Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto

Major/Subject

Materiaalifysiikka

Mcode

Tfy-44

Degree programme

Language

en

Pages

55

Series

Abstract

Viime aikoina on osoitettu, että on olemassa tilanteita, joissa perinteiset keskeiskenttäapproksimaatioon perustuvat kvanttimekaaniset simulointimenetelmät eivät anna edes kvalitatiivisesti oikeanlaisia tuloksia. Syy tähän on se, että keskeiskenttäapproksimaatiossa menetetään informaatio yksittäisten elektronien ja atomien välisistä korrelaatioista. Lisäksi klassisiksi hiukkasiksi approksimoidut atomit eivät voi suorittaa kvanttimekaanisia virityksiä tai tunneloitumista, ja niiltä puuttuu mm. nollapiste-energia. Muutamia vuosia sitten kehitetty kvantisoitu keskeiskenttämenetelmä (Quantized mean-field method, QMF) laajentaa perinteisiä menetelmiä ottamalla huomioon atomien kvanttimekaanisen luonteen. Viime aikoina on myös kehitetty yleisempi menetelmä nimeltään korreloitunut elektroni-ionidynamiikka (Correlated electronion dynamics, CEID), joka huomioi yksittäisten elektronien ja atomien väliset korrelaatiot sekä atomien kvanttimekaaniset ominaisuudet. Molemmat menetelmät sisältävät perinteiset menetelmät alimman kertaluvun approksimaationa. Tässä työssä esitän sekä QMF että CEID -menetelmien teorian. Lisäksi analysoin näiden menetelmien kytkentöjä toisiinsa ja osoitan, että QMF voidaan johtaa erikoistapauksena CEID:sta. Tein tietokonesimulointeja, joissa testasin näiden menetelmien soveltuvuutta nanojohtimessa kulkevan sähkövirran aiheuttaman kuumenemisen mallintamiseen. Simulaatioiden perusteella totean, että pelkästään atomien kvanttimekaanisen luonteen huomioiminen keskeiskenttämenetelmissä ei riitä antamaan oikeanlaista kuumenemista, vaan elektroni-ioni korrelaatiot ovat välttämättömiä.

Description

Supervisor

Kaski, Kimmo

Thesis advisor

Sutton, Adrian

Keywords

nano-conductor, nanojohdin, heating, kuumeneminen, correlated electron-ion dynamics, korreloitunut elektroni-ionidynamiikka, quantized mean-field method, kvantisoitu keskeiskenttämenetelmä

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120451825

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK