عنوان

مطالعه پلاسماهای کوانتومی با مولفه های خاص

Number

‭۶۶۳۸پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مطالعه پلاسماهای کوانتومی با مولفه های خاص

First Statement of Responsibility

/احمد مهرآمیز

Name of Publisher, Distributor, etc.

: فیزیک

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۹۹‬ص‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری تخصصی

Discipline of degree

فیزیک پلاسما

Date of degree

‮‭۱۳۹۰/۰۵/۰۶‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

پلاسماهای کوانتومی یکی از زیر بخش های تازه و بسیار رو به رشد فیزیک پلاسما را در دهه نخست قرن حاضر پدید آورده اند .این نوع از پلاسماها نقش مهمی را در محیط هایی همچون اجسام ابر چگال اختر فیزیکی، بیوفوتونیک، پلاسماهای ابر سرد، میکروپلاسماها، دیودهای کوانتومی و وسایل بسیار ریز الکترونی در میکروالکترونیک و نیمه رساناها بازی می کنند .پیشرفت های اخیر در زمینه نانو الکترونیک از دیگر دلایل بنیادی توجه به این نوع از پلاسماهاست .برای مدل سازی اثرات کوانتومی پلاسما رهیافت های گوناگونی وجود دارد .یکی از این مدلها، مدل هیدرودینامیک کوانتومی است که شامل مجموعه ای از معادلات است که با انتقال بار ، تکانه و انرژی سر وکار دارند و بیشتر برای مطالعه فیزیک نیمه رسانا به کار می روند .در این رساله، یک محیط پلاسمای کوانتومی در نظر گرفته می شود که در معرض میدان مغناطیسی خارجی قرار دارد .با به کار بردن معادلات هیدرودینامیک کوانتومی و معادلات ماکسول ، تانسور دی الکتریکی مناسبی برای پلاسمای مورد نظر بدست آورده شده است .می توان گفت که در کار حاضر معادلات پلاسمای کوانتومی را به محیط های نیمه رسانا بسط داده ایم .فرض شده است که پلاسمای ما همچون پلاسماهای کوانتومی غباری شامل نوعی آلائیدگی) ناخالصی (ویژه است .این آلائیدگی ویژه از نوع نانو ساختارهای کوانتومی است که یک نقطه کوانتومی ‮‭(QD)‬ نامیده می شود .نقطه کوانتومی مورد نظر توسط یک سد پتانسیل متناهی در محیط پلاسمای کوانتومی مقید شده است .برای بررسی برهمکنش امواج الکترومغناطیسی محیط با مولفه ویژه گفته شده، نخست پاسخ های معادله شرودینگر برای سیستم محبوس در این محیط بدست آورده شده و سپس احتمال برهمکنش امواج طولی و عرضی موجود در محیط با سیستم گفته شده برآورد گردیده است .همچنین برهمکنش اسپین مدار ‮‭(SOI)‬ و تاثیر میدان مغناطیسی) اثر زیمان (بر روی ترازهای انرژی سیستم نقطه کوانتومی نیز مورد توجه قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه شده اند .در بخش پایانی، به روش تحلیلی عبارتی برای چگالی بار نوسانی الکترون مربوط به سیستم کروی محبوس شده و توان تلف شونده آن بدست آورده شده است .برآورد عددی انجام شده نشان می دهد که برای یک سیستم فیزیکی واقعی، توان اتلافی مرتبه ای در حدود پیکووات را داراست .

Text of Note

Quantum plasma, which is generally characterized by low plasma temperatures and high particle number densities is a new subfield in plasma physics, have grown rapidly in recent years. Quantum plasmas and collective effects play an important role in different environments, e.g., in superdense astrophysical bodies and in ultrasmall electronic devices in microelectronics, semiconductor devices, quantum dots, nanowires, ultracold plasmas, and microplasmas. A noticeable interest has been developed for quantum plasma from the beginning of this century. The main reason of attraction is the new development in the manufacturing of micro- and nanoelectronic devices and other disciplines of physics. Metallic nanostructures constitute an ideal area to study the dynamical properties of quantum plasmas. Compared with them, the electron density in semiconductors is much lower than in metals, but the great degree of miniaturization of today's electronic components is such that the de Broglie wavelength of the charge carriers can play a major role. Also, the study of the bound systems such as semiconductor quantum dots (QDs) and nanocrystals has a great interest from the experimental and theoretical point of view in recent years.QDs confine charge carriers in all three space dimensions. In these quasi-zero-dimensional systems, the carriers exhibit wavelike properties and discrete energy states. In QDs the wave functions are severely affected by barrier potential. Works on finite barrier confinement with square well potential are sparse.A well-known theoretical tool for describing the dynamics of the quantum plasma is the quantum hydrodynamic (QHD) model. In this thesis, using a system of quantum plasma equations (QHD model) the dielectric tensor and dispersion equation for a special magnetized quantum plasma, which is composed of electrons and holes, are derived. Besides, the energy levels and characteristic frequency for a QD ( ) embedded in the semiconductor quantum plasma have analytically been estimated. On the other hand, the study of waves and instabilities is of fundamental importance for understanding collective interactions in microelectronic devices, and metallic nanostructures in quantum plasmas. Here, we assume that a small-amplitude electromagnetic wave exists in the matter. Then, the formalism of time-dependent perturbation theory has been used to investigate the interaction of the applied electromagnetic waves with the states of the QD embedded in the bulk. For this purpose, the dispersion relations for both longitudinal and transverse electromagnetic waves are derived. The results showed that the frequency of longitudinal waves is modified by quantum corrections. Furthermore, we find that the longitudinal waves decay rapidly due to the Landau damping. Therefore, the Langmuir waves do not interact with the QD sphere. The interaction possibility of transverse waves as well as their transition rates was also investigated. In the interim, we have calculated the energy shifts caused by the SOI and by the Zeeman effect (and they have compared).In microelectronics and nanoelectronics, when the nanoscale semiconductor devices are used, the ultrasmall oscillating physical quantities such as dipoles, charge and current densities appear in them. So the power loss of the above mentioned quantities leads to limiting the efficiency of devices; therefore, the calculation of these power losses will be so important.Furthermore, we have calculated the quantum charge distribution and its Fourier transformation for the electron confined in the bound system. finally, we have presented a theoretical analysis and a numerical investigation on the power loss of the oscillating electron charge density in the nanostructure confined in the quantum plasma.

مهرآمیز، احمد

سبحانیان، صمد، استادراهنما

محمودی، جعفر، استادراهنما

اسفندیاری، عبدالرسول، استادمشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی