Аннотация
Книга С. Датта, автора известных работ в области нанофизики и наноэлектроники, посвящена проблемам электронного транспорта в низкоразмерных полупроводниковых структурах. Последовательно рассматриваются различные квантовые системы, от атома водорода до нанотранзистора. Излагаются наиболее общие понятия и методы неравновесной статистической механики и кинетики, и при этом не предполагается первоначальное знакомство читателя с квантовой механикой. В книге приведено большое количество численных примеров, а также программ в пакете MATLAB для проведения расчетов квантовых состояний и транспорта в объемных полупроводниках и низкоразмерных структурах. Дополнения к данному изданию в форме видеолекций, посвященных ключевым результатам книги, содержатся на Интернет-сайте автора.
Книга рассчитана на научных работников, инженеров, студентов старших курсов и аспирантов, специализирующихся в области физики конденсированного состояния и наноэлектроники.
Содержание
Предисловие редактора перевода
Предисловие автора к русскому изданию
Предисловие
Благодарности
Список обозначений
ГЛАВА 1. Пролог. Электрическое сопротивление (квантовый подход)
1.1. Диаграмма энергетических уровней
1.2. Как возникает электрический ток?
1.3. Квант кондактанса
1.4. Профиль распределения потенциала
1.5. Кулоновская блокада
1.6. Переход к закону Ома
ГЛАВА 2. Уравнение Шредингера
2.1. Атом водорода
2.2. Метод конечных разностей
2.3. Примеры
2.3.1. Частица в потенциальной яме
2.3.2. Частица в трехмерной потенциальной яме
ГЛАВА 3. Приближение самосогласованного поля
3.1. Метод самосогласованного поля (ССП)
3.2. Связь с многоэлектронной картиной
3.3. Типы связи
3.3.1. Валентные электроны
3.3.2. Ионная связь
3.3.3. Ковалентная связь
3.4. Дополнение: многоэлектронная картина
ГЛАВА 4. Базисные функции
4.1. Базисные функции как инструмент численных методов
4.2. Базисные функции как методология
4.3. Равновесная матрица плотности
4.4. Дополнение
4.4.1. Матрица плотности
4.4.2. Теория возмущений
ГЛАВА 5. Зонная структура
5.1. Элементарные примеры
5.2. Основной результат
5.3. Обычные полупроводники
5.4. Влияние спин-орбитального взаимодействия
5.5. Дополнение: уравнение Дирака
ГЛАВА 6. Подзоны
6.1. Квантовые ямы, проволоки, точки и "нанотрубки"
6.2. Плотность состояний
6.3. Минимальное сопротивление проволоки
6.4. Скорость электрона в (под)зоне
ГЛАВА 7. Емкость
7.1. Модельный гамильтониан
7.2. Электронная плотность. Матрица плотности
7.3. Квантовая и электростатическая емкость
7.4. Дополнение: многозонный гамильтониан в приближении эффективной массы
ГЛАВА 8. Уширение уровней
8.1. Открытые системы
8.2. Локальная плотность состояний
8.3. Время жизни
8.4. Что образует контакт (резервуар)?
ГЛАВА 9. Когерентный транспорт
9.1. Предварительный обзор
9.2. Матрица плотности
9.3. Входящий и исходящий токи
9.4. Функция пропускания.
9.5. Примеры
9.5.1. Аналитический пример
9.5.2. Численный пример
ГЛАВА 10. Некогерентный транспорт
10.1. Почему атом излучает свет?
10.2. Примеры
10.2.1. Атомные переходы
10.2.2. Межзонные переходыв полупроводниках
10.2.3. Внутризонные переходыв полупроводниках
10.3. Входящий и выходящий токи
10.4. Дополнение: фононы
ГЛАВА 11. От атома к транзистору
11.1. Уравнения квантового транспорта
11.2. Закона Ома
11.2.1. Классический транспорт
11.2.2. Когерентный транспорт (одна подзона)
11.2.3. Когерентный транспорт (много подзон)
11.2.4. Квантовый транспорт с дефазировкой
11.3. Где происходит выделение тепла?
11.3.1. Эффект "Пельтье"
11.4. Где происходит падение напряжения?
ГЛАВА 12. Эпилог
Приложение: формализм вторичного квантования
П.1. Корреляционные функции
П.2. Неравновесная матрица плотности
П.3. Входящий и исходящий потоки
П.4. Электронный ток и неупругие процессы
П.5. Кулоновская блокада и резонанс Кондо
Программы на языке MATLAB для построения иллюстраций
Дополнительная литература
1. Пролог
2. Уравнение Шредингера
3. Самосогласованное поле
4. Базисные функции
5. Зонная структура
6. Подзоны
7. Емкость
8. Уширение уровней
9. Когерентный транспорт
10. Некогерентный транспорт
11. От атома к транзистору
12. Приложения: Методы вторичного квантования
Литература
Предметный указатель
