基于高效自洽赝势计算的纳米结构器件电子输运量子力学模拟
介观与纳米尺度物理
2015-05-20 v1
摘要
我们提出了一种新的经验赝势 (EPM) 计算方法，利用周期性边界条件模拟处于势偏置下的百万原子纳米结构半导体器件。为了处理非平衡条件，我们没有直接计算来自源极和漏极的散射态，而是通过体带线性组合法计算定态，然后根据基于弹道输运和隧穿输运物理直觉的近似势垒顶部劈裂 (TBS) 方案，将定态波函数分解为源极和漏极注入散射态。随后，分解后的电子散射态根据源/漏极费米能级占据电子，得到占据的电子密度，用于求解电势，从而形成自洽循环。通过与直接散射态计算结果进行比较，在一维有效质量模型中测试了 TBS。在三维 22 nm 双栅超薄体场效应晶体管研究中，通过将 TBS-EPM 结果与非平衡格林函数紧束缚结果进行比较，也对其进行了测试。我们预期，只要势垒区域的势比波函数振荡更平滑且没有局部极小值（从而不存在如共振隧穿二极管中的多重散射），并且当三维问题可以表示为准一维问题（例如在变量分离近似中）时，TBS 方案就会适用。使用我们的方法，可以在单处理器计算机上用 EPM 模拟百万原子的非平衡纳米结构器件。
引用
@article{arxiv.1011.0537,
title = {Quantum Mechanical Simulation of Electronic Transport in Nanostructured Devices by Efficient Self-consistent Pseudopotential Calculation},
author = {Xiang-Wei Jiang and Shu-Shen Li and Jian-Bai Xia and Lin-Wang Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1011.0537},
year = {2015}
}