Суперкомпьютерное моделирование полупроводниковых квантовых наносистем

Авторы

  • О.А. Ткаченко
  • В.А. Ткаченко

Ключевые слова:

численное моделирование
наноструктура
двумерный электронный газ
формула Ландауэра
рассеяние
уравнение Шредингера
уравнение Пуассона

Аннотация

При исследовании квантовых эффектов и электронного транспорта в наноструктурах требуется многократно решать задачи на больших сетках с варьированием двух и более внешних параметров. Эти вычисления эффективно распараллеливаются. Учет реальной геометрии структур или взаимодействия электронов позволил обнаружить новые физические эффекты: переключение направления тока в Y-разветвителе, флуктуации фазы и температурной зависимости осцилляций Ааронова-Бома в кольцевом интерферометре, появление дополнительной особенности кондактанса в микроконтакте, формирование фрактальных террас падения напряжения и точечное тепловыделение в разупорядоченной решетке антиточек. Статья рекомендована к публикации Программным комитетом Международной научной конференции «Параллельные вычислительные технологии» (ПаВТ-2012; http://agora.guru.ru/pavt2012).

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2012-03-26

Выпуск

Том 13 (2012): Выпуск 1.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

О.А. Ткаченко

Институт физики полупроводников имени А.В. Ржанова СО РАН
пр. Академика Лаврентьева, 13, 630090, Новосибирск
• старший научный сотрудник

В.А. Ткаченко

Институт физики полупроводников имени А.В. Ржанова СО РАН
пр. Академика Лаврентьева, 13, 630090, Новосибирск
• старший научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. Ткаченко О.А., Ткаченко В.А., Бакшеев Д.Г., Квон З.Д., Портал Ж.К. Электростатический потенциал, энергетический спектр и резонансы Фано в кольцевом баллистическом интерферометре на основе гетероперехода AlGaAs/GaAs // Письма в ЖЭТФ. 2000. 71. 366-371.
  2. Ткаченко О.А., Ткаченко В.А., Бакшеев Д.Г. Волновые функции баллистического электрона и отрицательное магнитосопротивление в малом кольцевом интерферометре // Письма в ЖЭТФ. 2004. 79. 351-355.
  3. Ткаченко O.А., Ткаченко В.А., Квон З.Д., Латышев А.В., Асеев А.Л. Интроскопия квантовых наноэлектронных устройств // Российские нанотехнологии. 2010. 5. 117-127 // ( exttthttp: //www.edu-cons.net/atlas_last/doc/673/02.МИФИ_Ткаченко9.pdf).
  4. Ткаченко В.А., Ткаченко О.А., Квон З.Д., Асеев А.Л. Внедрение компьютерного моделирования в физику наноэлектронных устройств // Тр. I Всероссийской конференции «Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях». М., 2008 ( exttthttp: //www.edu-cons.net/atlas_last/doc/633/06_Ткаченко.pdf).
  5. Tkachenko O.A., Renard V.T., Pyshkin K.S., Gornyi I.V., Dmitriev A.P., Tkachenko V.A., Portal J.-C. Electron-electron interaction in multi-modal quantum point contacts // Proc. 15th Int. Symp. on Nanostructures: Physics and Technology. St. Petersburg: Ioffe Institute, 2007. 317-318.
  6. Tkachenko O.A., Renard V.T., Pyshkin K.S., Gornyi I.V., Hirayama Y. Boundary-mediated electron-electron interactions in quantum point contacts // Phys. Rev. Lett. 2008. 100. 186801.
  7. Tkachenko O.A., Tkachenko V.A., Kvon Z.D., Baksheev D.G., Portal J.-C., Aseev A.L. Steering of electron wave in three-terminal small quantum dot // Proc. 13th Int. Symp. on Nanostructures: Physics and Technology. St. Petersburg, 2005. 8-9.
  8. Tkachenko O.A., Tkachenko V.A., Kvon Z.D., Aseev A.L., Portal J.-C. Quantum interferential Y-junction switch // Nanotechnology. 2012. 23. 095202.
  9. Tkachenko O.A., Tkachenko V.A., Renard V.T., Portal J.-C., Aseev A.L. Scanning gate microscopy/spectroscopy of quantum channel with constriction: tip voltage controlled electron wave direction in Y-junction // Proc. 15th Int. Symp. on Nanostructures: Physics and Technology. St. Petersburg: Ioffe Institute, 2007. 297-298.
  10. Tkachenko O.A., Tkachenko V.A., Baksheev D.G., Portal J.-C. Mesoscopical behavior of Aharonov-Bohm effect in small ring interferometer // Proc. 13th Int. Symp. on Nanostructures: Physics and Technology. St. Petersburg, 2005. 205-206.
  11. Миньков Г.М., Шерстобитов А.А., Ткаченко В.А., Ткаченко О.А. Переход к перколяции и прыжковой проводимости в структурах с двумерным разупорядоченным массивом антиточек // Тр. IX Российской конференции по физике полупроводников. Новосибирск-Томск, 2009. 108.
  12. Ткаченко O.А., Ткаченко В.А., Portal J.-C., Квон З.Д., Латышев А.В., Асеев А.Л. Моделирование полупроводниковых квантовых наноустройств // Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности / Под ред. Садовничего В.А., Савина Г.И., Воеводина Вл.В. М: Изд-во Моск. ун-та, 2010. 55-62 ( exttthttp: //hpc-russia.ru/book2/8.pdf).
  13. Cahay M., McLennan M., Datta S. Conductance of an array of elastic scatterers: a scattering-matrix approach // Phys. Rev. B. 1988. 37. 10125-10136.
  14. Takagaki Y., Ferry D.K. Conductance of quantum waveguides with a rough boundary // J. Phys. Condens. Matter. 1992. 4. 10421-10432.
  15. Ando T. Quantum point contacts in magnetic fields // Phys. Rev. B. 1991. 44. 8017-8027.
  16. Usuki T., Saito M., Takatsu M., Kiehl R.A., Yokoyama N. Numerical analysis of ballistic-electron transport in magnetic fields by using a quantum point contact and a quantum wire // Phys. Rev. B. 1995. 52. 8244-8255.
  17. Topinka M.A., LeRoy B.J., Shaw S.E. J., Heller E.J., Westervelt R.M., Maranowski K.D., Gossard A.C. Imaging coherent electron flow from a quantum point contact // Science 2000. 289. 2323.
  18. Jura M.P., Topinka M.A., Grobis M., Pfeiffer L.N., West K.W., Goldhaber-Gordon D. Electron interferometer formed with a scanning probe tip and quantum point contact // Phys. Rev. B. 2009. 80. 041303.