Kvantemekanisk modellering af nanoelektronik
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.
See course description in English
Læringsmål
- Definere grundlæggende ballistisk transport
- Genkende og anvende Landauer-Buttiker formulering af kvantetransport (1D)
- Anvende enkelt partikel Greensfunktioner i tids og energi domænerne
- 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 Python.
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 Python. 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.
Anbefalede forudsætninger
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.
Undervisningsform
Gruppearbejde med anvendelse af computere i 3 uger, 8 timer pr. dag
Fakultet
Bemærkninger
Kurset udbydes både på dansk og engelsk