Theory of Transport Properties of Semiconductor Nanostructures

پیشرفت‌های اخیر در ساخت نیمه‌هادی‌ها، امکانات تقریباً نامحدودی برای طراحی ساختارهایی در مقیاس نانومتری با خواص الکترونیکی و اپتوالکترونیکی خارق‌العاده ایجاد کرده است. درک نظری حمل و نقل الکتریکی در چنین نانوساختارهایی برای کاربردهای دستگاه های آینده بسیار مهم است. این موضوع چالش برانگیز تحقیقات پایه امروزی است زیرا به تکنیک های نظری پیشرفته برای مقابله با محدودیت کوانتومی انتقال بار، دینامیک حامل فوق سریع و اثرات میدان بالا به شدت غیرخطی نیاز دارد. این کتاب که در سری مواد الکترونیکی ارائه شده است، نمای کلی از پیشینه نظری و پیشرفت‌های اخیر در تئوری انتقال الکتریکی در نانوساختارهای نیمه‌رسانا را ارائه می‌دهد. این شامل 11 فصل است که توسط متخصصان در زمینه خود نوشته شده است. با شروع یک مقدمه آموزشی در مورد موضوع در فصل 1، به ارائه رویکردهای مختلف برای تئوری حمل و نقل می پردازد. معادله نیمه کلاسیک انتقال بولتزمن در مرکز سه فصل بعدی قرار دارد. معادلات گشتاور هیدرودینامیکی (فصل 2)، تکنیک‌های مونت کارلو (فصل 3) و رویکرد au tomaton سلولی (فصل 4) با کاربردهایی در ساختارهای نانومتری و شبیه‌سازی دستگاه معرفی و نشان داده شده‌اند. سپس یک نظریه انتقال کوانتومی کامل که فرمالیسم کوبو و توابع گرین غیرتعادلی را پوشش می‌دهد (فصل 5) و همچنین نظریه ماتریس چگالی (فصل 6) ارائه می‌شود.

Recent advances in the fabrication of semiconductors have created almost un­ limited possibilities to design structures on a nanometre scale with extraordinary electronic and optoelectronic properties. The theoretical understanding of elec­ trical transport in such nanostructures is of utmost importance for future device applications. This represents a challenging issue of today's basic research since it requires advanced theoretical techniques to cope with the quantum limit of charge transport, ultrafast carrier dynamics and strongly nonlinear high-field ef­ fects. This book, which appears in the electronic materials series, presents an over­ view of the theoretical background and recent developments in the theory of electrical transport in semiconductor nanostructures. It contains 11 chapters which are written by experts in their fields. Starting with a tutorial introduction to the subject in Chapter 1, it proceeds to present different approaches to transport theory. The semiclassical Boltzmann transport equation is in the centre of the next three chapters. Hydrodynamic moment equations (Chapter 2), Monte Carlo techniques (Chapter 3) and the cellular au­ tomaton approach (Chapter 4) are introduced and illustrated with applications to nanometre structures and device simulation. A full quantum-transport theory covering the Kubo formalism and nonequilibrium Green's functions (Chapter 5) as well as the density matrix theory (Chapter 6) is then presented.