Simulation du transport quantique

1 - Introduction

2 - Les niveaux de modélisation du transport électronique

• 2.1 - Généralités sur la structure électronique des solides
• 2.2 - Succès du transport semi-classique pour les transistors conventionnels
  Figure 1 - Mouvement et accélération d'un paquet d'onde. L'évolution est représentée à intervalles de temps égaux
• 2.3 - Nécessité d'une approche quantique pour les nanodispositifs

3 - Bref aperçu sur la simulation du transport quantique

• 3.1 - Évolution de paquets d'ondes et conductivité de Kubo-Greenwood
• 3.2 - La conductance vue comme un coefficient de transmission
  Figure 2 - Relations de dispersion d'un ruban contenant 10 rangées d'atomes placés sur un réseau carré de pas a Figure 3 - Paquet d'onde (état 1 de la figure 2) se propageant dans un ruban et se divisant peu après sa diffusion sur le défaut
• 3.3 - Formalisme des fonctions de Green
  Figure 4 - Ruban de graphène de symétrie « armchair » de 2 nm de largeur ainsi que ses premières sous-bandes autour du niveau de Fermi E F = 0 Figure 5 - Évolution d'un paquets d'onde dans un ruban de graphène comportant une impureté de bore

4 - Applications

• 4.1 - Transport quantique dans les nanofils de silicium
  Figure 6 - a) Image STM d'un nanofil de silicium hydrogéné de petit diamètre ([20]). b) Simulation d'un nanofil de silicium présentant un désordre de rugosité ([21]) Figure 7 - Orientations de nanofils de silicium accompagnées de leurs structures de bandes et de leurs densités d'états associées Figure 8 - Conductance en fonction de l'énergie pour un nanofil de silicium en fonction de la position du dopant
• 4.2 - Transport quantique dans les nanotubes de carbone et le graphène
  Figure 9 - Plan de graphène et illustration de la construction d'un nanotube de carbone d'hélicité (5,3) par coupe et enroulement d'un ruban de graphène Figure 10 - Représentation de la géométrie d’un transistor à nanotube de carbone Figure 11 - Principe de fonctionnement d’un transistor de type Schottky Figure 12 - Mobilités des porteurs de charges dans un plan de graphène 2D dopé avec du bore, en fonction de leur énergie Figure 13 - Évolution de la conductance de deux types de nano-rubans dopés avec du bore. D'après [31] Figure 14 - Schéma d'une architecture à base de nano-rubans de graphène et de la structure d'une valve à spin

5 - Conclusion