Наноэлектроника «снизу – вверх»: возникновение тока, обобщенный закон ома, упругий резистор, моды проводимости, термоэлектричество
DOI:
https://doi.org/10.15587/2313-8416.2015.45700Ключевые слова:
наноэлектроника, упругий резистор, моды проводимости, обобщенный закон Ома, графен, термоэлектрикиАннотация
В рамках концепции «снизу – вверх» современной наноэлектроники рассматриваются общие вопросы электронной проводимости, причины возникновения тока и роль электрохимических потенциалов и фермиевских функций, модель упругого резистора, баллистический и диффузионный транспорт, моды проводимости, проводники n- и p-типа, а также графен и дается новая обобщенная формулировка закона Ома. Далее рассматриваются термоэлектрические явления Зеебека и Пельтье, показатели качества и оптимизация термоэлектриков, баллистический и диффузионный транспорт фононов и его роль в теплопроводности
Библиографические ссылки
Mitin, V. V., Kochelap, V. A., Stroscio, M. A. (2012). Introduction to Nanoelectronics: Science, Nanotechnology, Engineering, and Applications. Cambridge: Cambridge University Press, 346.
Hoefflinger, B. (2012). Chips 2020: A Guide to the Future of Nanoelectronics (Frontiers Collection). Berlin: Springer-Verlag, 505.
Martines-Duart, Dzh. M., Martin-Palma, R. Dzh., Agullo-Rueda, F. (2007). Nanotehnologii dlia mikro- i optoelektroniki. Moskva: Tehnosfera, 368.
Dragunov, V. P., Neizvestnyi, I. G., Gridchin, V. A. (2006). Osnovy nanoelektroniki. Moscow: Logos, 496.
Network for Computational Nanotechnology. Available at: http://nanohub.org/
Smit, R. H. M., Noat, Y., Untiedt, C., Lang, N. D., van Hemert, M. C., van Ruitenbeek, J. M. (2002). Measurement of the conductance of a hydrogen molecule. Nature, 419 (6910), 906–909. doi: 10.1038/nature01103
Supriyo, D. (2001). Electronic Transport in Mesoscopic Systems. Cambridge: Cambridge University Press, 377.
Supriyo, D. (2005). Quantum Transport: Atom to Transistor. Cambridge: Cambridge University Press, 404.
Electronics from the Bottom Up:A New Approach to Nanoelectronic Devices. Available at: http://nanohub.org/topics/ElectronicsFromTheBottomUp
Supriyo, D. (2012). Lessons from Nanoelectronics: A New Perspective on Transport. Hackensack, New Jersey: World Scientific Publishing Company, 473. Available at: http://nanohub.org/courses/FoN1
Lundstrom, M., Jeong, C. (2013). Near-Equilibrium Transport: Fundamentals and Applications. Hackensack, New Jersey: World Scientific Publishing Company. Available at: https://nanohub.org/resources/11763
Landauer, R. (1957). Spatial Variation of Currents and Fields Due to Localized Scatterers in Metallic Conduction. IBM Journal of Research and Development, 1 (3), 223–231. doi: 10.1147/rd.13.0223
Landauer, R. (1970). Electrical resistance of disordered one-dimensional lattices. Philosophical Magazine, 21 (172), 863–867. doi: 10.1080/14786437008238472
Landauer, R. (1996). Spatial variation of currents and fields due to localized scatterers in metallic conduction (and comment). Journal of Mathematical Physics, 37 (10), 5259. doi: 10.1063/1.531590
Ashkroft, N., Mermin, N. (1979). Fizika tverdogo tela. Vol. 1. Moscow: Mir, 400.
Sears, F. W., Salinger, G. L. (1975). Thermodynamics, Kinetic Theory, and Statistical Thermodynamics. Boston: Addison-Wesley, 331–336; 355–361.
Kubo, R. (1957). Statistical-Mechanical Theory of Irreversible Processes. I. General Theory and Simple Applications to Magnetic and Conduction Problems. Journal of the Physical Society of Japan, 12 (6), 570–586. doi: 10.1143/jpsj.12.570
Krugliak, Iu. O., Krugliak, N. Iu., Strіha, M. V. (2012). Uroki nanoelektronіki: Viniknennia strumu, formuliuvannia zakonu Oma і modi provіdnostі v kontseptsії «znizu–vgoru». Sensor. elektr. mіkrosist. tehn, 9 (4), 5–29.
Krugliak, Iu. A. (2014). Obobshchennaia model' transporta elektronov i tepla Landauera-Datty-Lundstroma v mikro- i nanoelektronike. ScienceRise, 5/3 (5), 21–38. doi: 10.15587/2313-8416.2014.30728
Lundstrom, M., Guo, J. (2006). Nanoscale Transistors: Physics, Modeling, and Simulation. Berlin: Springer, 300.
Nazarov, Y. V., Blanter, Y. M. (2009). Quantum Transport. Introduction to nanoscience. Cambridge: Cambridge University Press, 590.
Berg, H. C. (1993). Random walks in biology. Princeton: Princeton University Press, 152.
Krugliak, Iu. A. (2015). Uchet rasseianiia v transportnoi modeli Landauera-Datty-Lundstroma. ScienceRise, 3/2 (8), 99–107. doi: 10.15587/2313-8416.2015.38847
Striha, M. V. (2010). Fizyka grafenu: stan i perspektyvy. Sensor. elektr. mikrosyst. tehn., 7 (3), 5–13.
Krugliak, Iu. A., Krugliak, N. E. (2012). Metodicheskie aspekty rascheta zonnoi struktury grafena s uchetom σ–ostova. Teoreticheskie osnovy. Vіsnik Odes'kogo derzh. ekolog. un-tu., 13, 207–218.
Bolotin, K. I., Sikes, K. J., Hone, J., Stormer, H. L., Kim, P. (2008). Temperature-Dependent Transport in Suspended Graphene. Physical Review Letters, 101 (9). doi: 10.1103/physrevlett.101.096802
Baheti, K., Malen, J. A., Doak, P., Reddy, P., Jang, S.-Y., Tilley, T. D., Segalman, R. A. (2008). Probing the Chemistry of Molecular Heterojunctions Using Thermoelectricity. Nano Lett., 8 (2), 715–719. doi: 10.1021/nl072738l
Anatychuk, L. I. (1979). Termoelementy i termoelektricheskie ustroistva. Kiev: Naukova dumka, 768.
Onsager, L. (1931). Reciprocal Relations in Irreversible Processes I. Physical Review, 37 (4), 405–426. doi: 10.1103/physrev.37.405
Hopkins, P. E., Duda, J. C., Norris, P. M. (2011). Anharmonic Phonon Interactions at Interfaces and Contributions to Thermal Boundary Conductance. Journal of Heat Transfer, 133 (6), 062401. doi: 10.1115/1.4003549
Chen, G. (1998). Thermal conductivity and ballistic-phonon transport in the cross-plane direction of superlattices. Physical Review B, 57 (23), 14958–14973. doi: 10.1103/physrevb.57.14958
Chiu, H.-Y., Deshpande, V. V., Postma, H. W. C., Lau, C. N., Mikó, C., Forró, L., Bockrath, M. (2005). Ballistic Phonon Thermal Transport in Multiwalled Carbon Nanotubes. Physical Review Letters, 95 (22). doi: 10.1103/physrevlett.95.226101
Zuckerman, N., Lukes, J. R. (2007). Atomistic Visualization of ballistic phonon transport. ASME/JSME 2007 Thermal Engineering Heat Transfer Summer Conference, 2, 825–833. doi: 10.1115/ht2007-32674
Nolas, G. S., Morelli, D. T., Tritt, T. M. (1999). Skutterudites: A Phonon-Glass-Electron Crystal Approach to Advanced Thermoelectric Energy Conversion Applications. Annual Review of Materials Science, 29 (1), 89–116. doi: 10.1146/annurev.matsci.29.1.89
Min, G., Rowe, D. M. (1999). A serious limitation to the phonon glass electron crystal (PGEC) approach to improved thermoelectric materials. J. Mater. Sci. Lett, 18 (16), 1305–1306.
Nanohub group (2012). Available at: https://nanohub.org/groups/u
PurdueX (2015). Available at: https://www.edx.org/school/purduex
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2015 Юрій Олексійович Кругляк
![Лицензия Creative Commons](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Наше издание использует положения об авторских правах Creative Commons CC BY для журналов открытого доступа.
Авторы, которые публикуются в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
1. Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензии Creative Commons CC BY, которая позволяет другим лицам свободно распространять опубликованную работу с обязательной ссылкой на авторов оригинальной работы и первую публикацию работы в этом журнале.
2. Авторы имеют право заключать самостоятельные дополнительные соглашения, которые касаются неэксклюзивного распространения работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале .