English | Log ind

10325 Kvantemekanisk modellering af nanoelektronik

2023/2024

Kursusinformation
Quantum mechanical modelling of nanoelectronics
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Januar
Campus Lyngby
Gruppearbejde med anvendelse af computere i 3 uger, 8 timer pr. dag
3-uger
Bedømmelse af opgave(r)/rapport(er)
Resultaterne af projektarbejdet skal præsenteres (gruppevis) som afslutning på kurset og udarbejdet programmel (jupyter notebooks) skal afleveres.
Alle hjælpemidler er tilladt
bestået/ikke bestået , intern bedømmelse
33442
10102/10104/26261 , eller ækvivalente kurser. Især kendskab til basal kvantemekanik (Schrödinger ligningen, bølgefunktioner) og lineær algebra. Gerne kendskab til (men ikke strengt nødvendigt) basal faststoffysik. Lidt erfaring med numeriske metoder, f.eks. Python/numpy, Matlab, Mathematica, Maple etc.
Mads Brandbyge , Lyngby Campus, Bygning 309, Tlf. (+45) 4525 6328 , mabr@dtu.dk
10 Institut for Fysik
I studieplanlæggeren
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
I dag er det muligt at designe nye materialer og nanostrukturer med særlige egenskaber ved hjælp af computereksperimenter. Disse computereksperimenter er baseret på kvantemekaniske modeller. Formålet med dette kursus er at give dig et indblik i de bagvedliggende kvantemekaniske modeller og deres anvendelse med særligt fokus på elektrontransport i nanostrukturer.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Definere grundlæggende ballistisk transport
  • Genkende og anvende Landauer-Buttiker formulering af kvantetransport (1D)
  • Anvende enkelt partikel Greensfunktioner i tids og energi domænerne
  • Beskrive kvantetransport ved hjælp af Landauer-Buttiker formlen og Greensfunktioner
  • Forklare elektronstruktur af molekyler udfra LCAO teori (linear kombination af atomare orbitaler)
  • Anvende numerisk matrix algebra til transportberegninger
  • Forklare og udføre simple beregninger på resonant tunnelering
  • Udvikling af computer program til beregning af kvantetransport i et atomistisk beskrevet nanosystem, f.eks. baseret på grafen eller andre 2D materialer.
  • Brug af python til numeriske beregninger og grafer.
Kursusindhold
Dette er et anvendelsesorienteret kursus. Det omhandler simpel elektronstrukturteori af molekyler og faste stoffer og specielt (elektron eller fonon) transportteori for nanosystemer. I kurset udvikler og anvender du egne computerprogrammer i programsproget Mathematica eller lignende.

I den første halvdel introduceres de teoretiske metoder, som sætter dig i stand til at beregne elektrontransport v.h.a. Greens funktioner. Dette sker ved løsning af opgaver og anvendelse af Mathematica (forhåndskendskab er ikke nødvendigt). I anden halvdel anvendes metoderne på en konkret problemstilling i et projektforløb. Resultaterne og deres præsentation indgår i bedømmelsen.

Emnerne er tilknyttet aktuel forskning på DTU Fysik. De vil variere fra år til år. Typiske emner er: Elektronstruktur og transport i nanostrukturer baseret på grafen eller andre 2D materialer, molekylære kontakter, eller 1D nanorør.
Litteraturhenvisninger
Noter.
Bemærkninger
Kurset udbydes både på dansk og engelsk
Sidst opdateret
04. maj, 2023