二维纳米点阵列的Monte Carlo模拟.ppt

电子004第一组 (D1) 组成员: 组长:曹湖南 组员及其分工: 0.监督:杨秋梅 1.编程:曹湖南 黄克荣 2.matlab仿真:熊亚军,彭三侠,黄竟成 3.ppt制作:杨秋梅 4.论文:罗为,张迪,杜哲 二维纳米点阵的Monte Carlo 模拟-----?内容提要: 引言----万事开头难哦? 为什么选择MC方法? 理论推导----也就是单电子遂穿效应解析! 举个例子吧:二维纳米点阵的MC模拟? 可视化效果---看看编程高手的大作吧? 结论与讨论 引言 为什么要研究二维纳米点阵? ?你知道吗?? 因为:数值计算结果表明,二维量子点阵再低温下有“库仑充电”行为! -这一切源于“单电子隧道效应”!--? 单电子效应的发现可以追溯到1951年,当时Gorter在研究粒状金属在低温下的电阻时发现它有反常增大的现象,他认为可以引入小电容的充电能来解释这个结果. Giaver与Zeller,Lambe与Jaclevic在超导隧道现象的研究时,分别独立地发现在极低温度、低偏压下埋藏于氧化物中的金属颗粒样品的电阻表现出异常增大的行为. 但此时外界的扰动影响就会变得突出,其中主要包括热扰动、量子扰动和电磁扰动.要想观察到单电子隧道效应,必须克服上述三方面的外界扰动. 在我们的模拟中，将不考虑三个效应的影响！ 二维纳米点阵列 所谓纳米的维数是指空间尺寸中符合纳米数量级的维数，比如一维指只在一个空间尺度符合纳米数量级，如薄膜等；二维纳米点阵列指在两个空间尺度符合纳米数量级， 即形成一个一个小岛。如图一所示： MC 简介与优势 模拟方法：单电子隧穿电路包括一些由隧道结、电容、理想电压源所联结的库仑岛组成.电压源为理想的,故其内阻为零.电子独立地通过隧道结在岛与岛之间隧穿,从而改变电路中电荷的分布. 在单电子器件电路中,目前有两种普遍使用的方法,即Monte Carlo方法和主方程方法. Monte Carlo方法从所有可能的隧穿事件出发,计算其概率,按其概率随机地选择某一隧穿事件. Monte Carlo方法以非常直接的方法模拟了单电子电路中电子从一个岛到另一个岛隧穿的微观过程,因而它能给出单电子电路较好的瞬态和动力学行为. 主方程则从宏观的角度来模拟单电子电路的各种可能的状态及状态之间的转变. 本文中,我们采用Monte Carlo方法.以下的推导均以标准单电子隧穿理论为基础.隧穿事件发生的概率可由隧穿发生前后系统自由能的变化求得. 理论基础 其中Δ(ｉ)为与岛ｉ通过隧道结相连的所有岛的集合, 为岛ｉ通过隧道结隧穿到岛Δ(ｉ)的概率. 系统在分布{ｎ}所停留的平均时间为 －－(3) 这样系统在分布{ｎ}的总时间为 ----(4) 通过结ｉ-ｋ的总电流可将所有的电荷分布下转移电荷量除以该分布的时间所得求和,即 －－（5) 理论基础 岛ｉ的电势 （6） 其中Vk为外电极电势.上述关系式使我们能建立外电极电势{Vk}与库仑岛上电荷分布{qi}的关系,系统的动力学行为可由库仑岛上电势的分布{?ｉ}而求得. 对详细理论推导有兴趣的可以参考我们的论文！ 我们利用Monte Carlo方法对纳米阵列进行了模拟.我们的模拟中,取纳米点周围介质的介电常量为ε=11.9,电阻率为ρ=2.