شماره ركورد
33623
پديد آورنده
اميرحسين نقدي يوسف آبادي
عنوان
پمپاژ كوانتومي بار در تك لايه متشكل از مكسين Ti2C
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
فيزيك - ماده چگال
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/06/03
استاد راهنما
دكتر ادريس فيض آبادي
استاد مشاور
-
دانشكده
فيزيك
چكيده
اين پژوهش به بررسي پديده پمپاژ كوانتومي بار در ساختار تكلايه متشكل از مكسين Ti_2 C با استفاده از رويكرد نظري ماتريس پراكندگي و در چارچوب تقريب بيدررو ميپردازد. مكسينها، به عنوان دستهاي نوين از مواد دوبعدي با ويژگيهاي الكترونيكي منحصربهفرد، بستري مناسب براي كاوش پديدههاي كوانتومي فراهم آوردهاند.
در اين تحقيق، ابتدا مسئله ترابرد كوانتومي با در نظر گرفتن يك سد پتانسيل ايستا، بر حسب پارامترهايي نظير زاويه فرود و انرژي الكترونهاي فرودي تحليل گرديد. سپس، اين تحليل براي ساختاري متشكل از دو سد پتانسيل ايستا گسترش يافت و تأثير متغيرهايي چون فاصله بين سدها(L) و عرض هر سد (D)بر خصوصيات ترابردي سيستم بهدقت ارزيابي شد. در مرحله نهايي، با مدلسازي دو سد پتانسيل نوساني كه داراي اختلاف فاز(ϕ) نسبت به يكديگر هستند، توليد جريان مستقيم الكتروني در غياب باياس خارجي مورد مطالعه قرار گرفت. هدف اصلي اين پژوهش، تحليل جامع اثر پارامترهاي كليدي ساختاري و ديناميكي شامل زاويه فرود الكترونها، فاصله بين سدها، عرض سدها و فركانس نوسان(ω) بر جريان پمپشده كوانتومي بوده است. نتايج بهدستآمده نشان داد كه جريان پمپشده در شرايط برخورد عمودي الكترونها به ساختار سد به مقدار بيشينه خود ميرسد و با افزايش زاويه فرود، مقدار آن بهطور پيوسته كاهش مييابد. همچنين، مشخص گرديد كه جريان پمپشده وابستگي نوساني مشخصي به فاصله بين سدها و نيز به عرض آنها نشان ميدهد، به نحوي كه در مقادير معيني از اين پارامترها، امكان بهينهسازي راندمان پمپاژ فراهم ميشود. افزون بر اين، مشاهده شد كه افزايش فركانس نوسان، منجر به تقويت جريان پمپشده ميگردد. در اين رساله با بهرهگيري از مدل تنگبست سهنوار و انجام محاسبات مربوط به ماتريس پراكندگي، تحليل عميق و دقيقي از رفتار ترابرد كوانتومي را امكانپذير ساخت. دستاوردهاي اين تحقيق، گواهي بر ظرفيت قابلتوجه مكسين Ti_2 C در طراحي و توسعه نسل آتي ادوات نانوالكترونيكي، از جمله پمپهاي تكالكتروني با دقت بالا و منابع جريان دقيق، ميباشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/06/12
عنوان به انگليسي
Quantum charge pumping in single-layer 𝑻𝒊𝟐𝑪 MXene
تاريخ بهره برداري
8/25/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميرحسين نقدي يوسف ابادي
چكيده به لاتين
This study investigates the phenomenon of quantum charge pumping in a monolayer structure composed of Ti₂C MXene using the theoretical approach of the scattering matrix within the adiabatic approximation framework. MXenes, as a novel class of two-dimensional materials with unique electronic properties, provide a suitable platform for exploring quantum phenomena. Initially, the problem of quantum transport is analyzed considering a single static potential barrier, based on parameters such as the angle of incidence and the energy of incoming electrons. The analysis is then extended to a structure consisting of two static potential barriers, where the effects of variables such as the distance between the barriers (L) and the width of each barrier (D) on the transport characteristics of the system are carefully evaluated. Finally, the generation of a DC electron current in the absence of an external bias is studied by modeling two oscillating potential barriers with a phase difference (ϕ) between them. The main objective of this research is to provide a comprehensive analysis of the influence of key structural and dynamical parameters — including the angle of electron incidence, the distance between barriers, barrier width, and oscillation frequency (ω) — on the quantum pumped current. The results indicate that the pumped current reaches its maximum under normal incidence and decreases continuously with increasing angle of incidence. It is also shown that the pumped current exhibits clear oscillatory dependence on both the barrier separation and their width, such that certain values of these parameters allow for the optimization of pumping efficiency. Moreover, it is observed that increasing the oscillation frequency enhances the pumped current. By employing the three-band tight-binding model and performing scattering matrix computations, this thesis enables a detailed and in-depth analysis of quantum transport behavior. The findings of this research highlight the significant potential of Ti₂C MXene in the design and development of the next generation of nanoelectronic devices, including high-precision single-electron pumps, accurate current sources.
كليدواژه هاي فارسي
پمپاژ كوانتومي بار، مكسين Ti_2 C، ترابرد الكتروني، ماتريس پراكندگي، تقريب بيدررو، مواد دوبعدي، مدل سهنوار
كليدواژه هاي لاتين
Quantum charge pumping, Ti2C MXene, Electron transport, Scattering matrix, Adiabatic limit, 2D Materials, Three bands model
Author
AmirHossein Naghdi YousefAbadi
SuperVisor
Dr. Edris Faizabadi