Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Дисциплины:
2022-11-27 | 36 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
ШКТ (QCA) представляют собой квадратную наноструктуру из 4-х КТ (или 5-ти КТ с 1-й КТ в центре квадрата). Кулоновское взаимоотталкивание заставляет 2 электрона, имеющиеся в ШКТ, располагаться в диаметрально противоположных углах ШКТ. Таким образом, обеспечивается два равноправных стабильных состояния поляризации ШКТ, одно из которых принимается за логический «0», а другое за логическую «1» (рис.8, рис.9). Физически состояние зарядовой поляризации определяется формулой [11—25, 84, 98—133]:
, (5.2.1)
где – плотность вероятности обнаружить электрон в i -той КТ, то есть, по всему i -му квандрату ШКТ в момент времени .
. (5.2.2)
Распределение волновой функции рассчитывается с помощью стационарного уравнения Шрёдингера в 2D или 3D граничных условиях, которые задаются 2D или 3D топологией НЭ – ШКТ
, (5.2.3)
или с помощью нестационарного уравнения Шрёдингера в 2D или 3D граничных условиях, которые задаются 2D или 3D топологией НЭ – ШКТ
. (5.2.4)
Для системы ШКТ с двумя состояниями можно построить следующий оператор Гамильтона (Гамильтониан):
, (5.2.5)
где:
· – энергия взаимодействия (перекручивания – kink-enegy) между i-той КТ и j-той КТ, которая ассоциируется с энергетической ценой переключения поляризации КТ;
· – поляризация j-той КТ;
· – энергия электронов, которые туннелируют внутри ШКТ.
, (5.2.6)
где:
· Ф/см – диэлектрическая проницаемость свободного пространства;
|
· – диэлектрическая проницаемость материала.
При использовании стационарного уравнения Шрёдингера (5.2.3) оценка текущего значения поляризации i-той КТ в (5.2.5) выполняется без учёта информации о времени переключения:
, (5.2.7)
где:
· – состояние поляризации i-той КТ,
· – состояния поляризации ближайшего окружения i-той КТвнутри заданногорадиуса эффекта – эффективного радиуса (рис.29).
При использовании нестационарного уравнения Шрёдингера (5.2.4) оператор Гамильтона определяется формулой (5.2.5), энергия взаимодействия (перекручивания – kink - enegy) между i -той КТ и j -той КТ определяется формулой (5.2.6). Вектор когерентности представляет матрицу плотности КТ, спроектированную на базис, заполненный электронной плотностью, и спиновая матрица Паули , и . Компоненты находятся, через след матрицы плотности, умноженной каждый на матрицу вращения Паули; то есть.
(5.2.8)
Поляризация i-той КТ является z-компонентой вектора когерентности:
(5.2.9)
Гамильтониан можно спроектировать на спиновую матрицу следующим образом:
(5.2.10)
Этот вектор представляет энергетическое окружение КТ, включая эффект ближайших КТ. Мы можем оценить явное выражение для вектора посредством замены его внутри нашего Гамильтониана. Это явное выражение выглядит следующим образом:
, (5.2.11)
здесь – эффективное окружение (рис.29) i-той КТ.
Уравнение эволюции вектора когерентности, включающее эффекты диссипации записывается следующим образом:
, (5.2.12)
где:
· – время релаксации: временная константа, определяющая представление диссипации энергии внутри окружения – внутри эффективного радиуса;
|
· – вектор устойчивого когерентного состояния, определяемый как
, (5.2.13)
– температурное соотношение определяемое как
, (5.2.14)
, (5.2.15)
где:
· – температура в Кельвинах (К),
· эВ/К – постоянная Больцмана.
. (5.2.16)
Термически равновесное значение энергии:
. (5.17)
Извлекая из уравнения (5.2.12) произведение и используя уравнение (5.2.16), получаем уравнение для временной эволюции энергии:
. (5.2.18)
Если мы рассмотрим случай, когда является константой, то есть, когда ни барьеры между КТ, ни соседние поляризации не изменяются, тогда используя (5.2.12) получаем:
. (5.2.19)
Термически равновесное устойчивое состояние матрицы плотности задаётся уравнением:
. (5.2.20)
ШКТ позволяют строить квантовые провода (КП – последовательности ШКТ), в которых полезный сигнал передаётся вдоль КП, а туннельные одноэлектронные электрические токи – поперёк КП: это туннельные переходы между КТ внутри ШКТ (рис.8—рис.12). Так как при туннельных переходах между КТ энергия электронов не меняется – нет электрон-фононного взаимодействия – нет свободных уровней энергии, то тепло не выделяется: кванты колебаний кристаллической решётки (фононы) не образуются – рассеяния нет, то есть, в КП на базе ШКТ нет электрического сопротивления. Благодаря этому, тактовые частоты цифровых БТВУ на ШКТ теоретически могут достигать 1÷25ТГц=1÷25×1012Гц.
Рис.29. Радиус эффекта взаимодействия ячеек ШКТ (QCA). Ячейки попавшие в заданный круг считаются взаимодействующими. Ячейки не попавшие в заданный круг игнорируются, так как взаимодействием с ними можно пренебречь. | Рис.30. Кинк-энергия между двумя ячейками ШКТ (QCA) как сепаратор по расстоянию между ячейками, которое возрастает от 15 нм до 30 нм. Видно, что кинк-энергия уменьшается в пять раз на этом расстоянии. Это главная свойство квадроупольно-квадроупольного взаимодействия отталкивающихся электронов в ячейке ШКТ (QCA). |
Рис.31. Сигнал переключения (Clock-Signal) вычисляется как жестко обрезанный косинус. Сигнал переключения прямо связан с энергией туннелирования в операторе Гамильтона. | Рис.32. Нелинейная функция взаимодействия ячеек ШКТ (QCA) – передаточная характеристика. Слева – входная ячейка. Справа – выходная ячейка. Поляризация выходной ячейки определяется представленной функцией. |
|
|
|
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!