Quantum transport with Bohmian mechanics: application to graphene devices
La ley de Moore ha sido una piedra fundamental en la mejora de la electónica y la causa del aumento de nuestra capacidad computacional y de la existencia de la electónica. En estas dimensiones, herramientas de simulación clásica deben ser susti- tuidas por cuánticas. Dicha substitución implica enfre...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2018 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/663823 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/663823 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Mecànica bohmiana Mecánica bohmiana Bohmian mechanics Grafé Grafero Graphene Dispositius electrònics Dispositivos electrónicos Electron devices Tecnologies 621.3 |
| Sumario: | La ley de Moore ha sido una piedra fundamental en la mejora de la electónica y la causa del aumento de nuestra capacidad computacional y de la existencia de la electónica. En estas dimensiones, herramientas de simulación clásica deben ser susti- tuidas por cuánticas. Dicha substitución implica enfrentarse a nuevos problemas fun- damentales. Primero, el problema de muchos cuerpos imposibilita la exacta simulación de sistemas con muchas partículas. Por otra parte, el problema de la medida, que es especialmente relevante en escenarios de alta frequencia donde se debe medir muchas veces. Alternativamente a la teoría ortodoxa, la mecánica cuántica Bohmiana emerge como una teoría cuántica especialmente bien equipada para simular parámetros de alta frecuencia en dispositivos electrónicos cuánticos, gracias a la función de onda condicional que guía a las partículas con posiciones bien definidas. En esta tesis, el transporte cuántico fue explorado bajo la mecánica cuántica Bohmiana, poniendo especial atención en grafeno, un novedoso material con estructura de bandas lineal, del que se espera que ocupe una posición central en el futuro próximo de la electrónica. Difiere de otros materiales en que obedece la ecuación biespinor de Dirac y el electrón se comporta entonces como una partícula sin masa, exhibiendo efectos como el Klein tunneling. Durante la tesis, el simulador cuántico BITLLES fue mejorado y ahora es capaz de sim- ular correctamente nanodispositivos con materials de banda parabólica o linear (gracias a la inclusión de la ecuación de Dirac) en sistemas balísticos o con disipación (gracias a la inclusión del método completamente positivo de scattering Bohmiano). Por tanto, el BITLLES se ha convertido en un excelente candidato a ocupar el lugar del versátil método Monte Carlo en el régimen cuántico, manteniendo su versatibilidad para calcular parámetros de DC, AC y ruido. Como aplicaciones prácticas, durante la tesis se predijeron probabilidades (no esperadas) de encontrar dos electrones en el mismo lugar. También se obtuvieron curvas IV en diferentes escenarios. Finalmente, se encontró un nuevo límite (debido a la naturaleza discreta de los electrones) para nanodispositivos para aplicaciones lógicas trabajando a altas frecuencias. |
|---|