Modelling of Plasmonic and Graphene Nanodevices

این پایان نامه طیف گسترده ای از دستگاه های الکترونیکی، نوری و نوری الکترونیکی و اثرات فیزیکی پیش بینی شده مختلف را پوشش می دهد. به طور خاص، اثر ترانزیستور تداخل کوانتومی را در نانوذرات گرافن بررسی می‌کند. فیلتر اسپین قابل تنظیم و مقاومت دیفرانسیل منفی وابسته به اسپین در ساختارهای ناهمگن مرکب بر اساس گرافن و مواد فرومغناطیسی. دو پایداری و هیسترزیس الکترواپتیکی نوری و جدید در سیستم‌های ترکیبی و کنترل بلادرنگ الگوهای تابش نانوآنتن‌های نوری. جهت لوب تشعشع اصلی یک آرایه پلاسمونیک منظم را می توان به طور ناگهانی با تغییرات کوچک در پارامترهای کنترل خارجی تغییر داد. این اثر نوری، جدای از ارتباط آن با کاربردها، نمونه آشکاری از فرآیند Umklapp است و بنابراین، تجلی بصری یکی از اساسی‌ترین قوانین فیزیک حالت جامد است: حفظ شبه تکانه تا درون یک متقابل. وکتور شبکه. این پایان نامه نه تنها نتایج را برای طراحی دستگاه های خاص، بلکه انواع روش های عددی پیشرفته را نیز تجزیه و تحلیل می کند که توسط نویسنده گسترش یافته و به تفصیل شرح داده شده است. این روش ها می توانند به عنوان یک نقطه شروع مناسب برای تحقیقات بیشتر استفاده شوند.

The thesis covers a broad range of electronic, optical and opto-electronic devices and various predicted physical effects. In particular, it examines the quantum interference transistor effect in graphene nanorings; tunable spin-filtering and spin-dependent negative differential resistance in composite heterostructures based on graphene and ferromagnetic materials; optical and novel electro-optical bistability and hysteresis in compound systems and the real-time control of radiation patterns of optical nanoantennas. The direction of the main radiation lobe of a regular plasmonic array can be changed abruptly by small variations in external control parameters. This optical effect, apart from its relevance for applications, is a revealing example of the Umklapp process and, thus, is a visual manifestation of one of the most fundamental laws of solid state physics: the conservation of the quasi-momentum to within a reciprocal lattice vector. The thesis analyzes not only results for particular device designs but also a variety of advanced numerical methods which are extended by the author and described in detail. These methods can be used as a sound starting point for further research.