933

Theoretical research on quantum effect devices

كارشناسي ارشد

برق

تهران شمال

1398

98/11/7

18

105ص.

جوادي مقدم،جواد

Quantum Effect , Potential Barrier , Resonant Tunnel Diode (RTD)

در طي سه دهه اخير در صنايع الكترونيك تحولات بزرگي رخ‌داده‌اند كه مهم‌ترين عامل اين تحولات قابليت و توانايي در پيمايش نزولي اندازه افزاره‌هاي سازنده تجهيزات مرتبط با اين صنايع هست. نتيجه فوري اين توانايي ساخت تراشه‌هايهمه‌منظوره حاوي ميلياردها عنصر متشكل از اين افزاره‌ها بوده است.اما پيمايش نزولي اندازه‌ها تا حد نانو به لحاظ مدل‌سازي فيزيكي و رياضي در مقوله مكانيك كلاسيك نمي‌گنجد لذابه ناگزيرمبناي تحليلي و نظريدرمقوله نظريه مكانيك كوانتومي قرار مي‌گيرد.غور در اين تئوري و تشبث به آن امروزه به فناوري لبه (فنّاوريEdge) يعنيرايانه‌هاي كوانتومي رسيده است .از سوي ديگر محدوديت‌هايي كه فناوري مبتني بر فيزيك كلاسيك با آن مواجه بود بايد تا حد ممكن برطرفمي‌شد لذا تبيين نظريه كوانتوميبه كمك دوبروي، نيلز بور،ماكس پلانك ، هايزنبرگ و انيشتين موجب اين كشف گرديد كه اولاً در مقياس اتمي و زير اتمي ، اين فيزيك كوانتومي است كه قادر است رفتار ذرات را به‌طور دقيق توصيف كند و اگر فرايندي مطابق فيزيك كلاسيك غيرممكن اما داراي پيامدهايي در زندگي روزمره ما باشد ،به ناگزير در حوزه نظريه مكانيك كوانتومي قرار مي‌گيرند. ازجمله اين فرآيندها، تونل زني كوانتومي است. سؤال اين است كه آيا اثرات تونل زني كوانتومي خود را در مقياس مايكروسكوپي آشكار مي‌كند يا خير؟ . ثانياً در صورت مثبت بودن پاسخ اين سؤال ،بايد نظاره‌گرآشتي بين مدل فيزيك كلاسيك و مكانيك كوانتومي بود. ازاين‌روبراي پاسخ به چنين سؤالي بايد روند و كاربردهاي تونل كوانتومي بررسي شود.ظهور پديده تونل زني و اختراع ديود تونل و وجود پديده مقاومت منفي به‌عنوان عامل نوسان سازي موجب از بين رفتن محدوديت‌هاي بسياري در حوزه‌هاي مختلف ازجمله درارتباطات راديويي و ماهواره ايي گرديد. درواقع رفع محدوديت‌ها و مشكلات به خاطر قابليت گسترش بازه فركانسي تا صدها گيگا هرتز بود كه در مقياس فيزيك و مهندسي كلاسيك قابل پياده‌سازي نبودند رسيدن به چنين بازه وسيع فركانسي بي‌شك مديون اختراع ديودهاي تونل تشديدي و ترانزيستورهاي تك الكترون بود كه علاوه بر ارائه خدمت در حوزه ارتباطات در حوزه ذخيره اطلاعات نيز راهگشا شدند.يعني اختراع حافظه‌هاي ميكرو باقابليت ذخيره صدها ترابايت با استفاده از ترانزيستورهاي تك الكترون خود نيز انقلابي جديد ناشي از پديده تونل زني بود كه تبيين و تفسير عملكرد آن بدون مكانيك كوانتومي امكان‌پذير نيست. بنا بر آنچه گفته شد فصول چهارگانه اين پايان‌نامه شامل بيان تئوري مكانيك كوانتومي به افزاره‌هاي اثر كوانتومي (QED)مانند ديود تونل،ديود تونل تشديدي(RTD) ، ترانزيستور تك الكترون ، مي‌پردازد و عليرغم دشواري در شبيه‌سازي خروجي‌هاي شاخص در مكانيك كوانتومي مانند چاه و سد پتانسيل و هم‌چنين ترانزيستورهاي تك الكترون به كمك نرم‌افزارMATLAB شبيه‌سازي‌شده‌اند.

59152