يؤخذ في الاعتبار تشتت الإلكترون من اثنين من المشتتات في الأسلاك الكمومية المزدوجة المقترنة بالأنفاق (DQW) في مجال مغناطيسي عمودي، حيث يتضح أنه في فجوة الطاقة الجزئية، حيث يوجد وضع انتشار واحد فقط، ويجب أن يظهر التشتت من زوج من المشتتات الموجودة في الأسلاك المقابلة على مسافة صغيرة من بعضها البعض تأثير التداخل العملاق.
تشتت الإلكترونات في أسلاك كمومية مزدوجة
إن معدلات تشتت الإلكترونات في أسلاك كمومية رقيقة قائمة بذاتها من الغاليوم في الكم الكهربائي؛ حيث يتم حساب الحد بشكل ثابت ذاتيًا مع الأخذ في الاعتبار توسيع الاصطدام الناتج عن عمليات التشتت؛ ويتم النظر في آليات الانتثار التالية: الفونونات الصوتية والقطبية ذات البعد الواحد وخشونة السطح والشوائب المتأينة، ويؤخذ أيضًا في الاعتبار عدم وجود القطع المكافئ في طيف طاقة الإلكترون.
الاهتمام بمحاكاة نقل حامل الشحنة في الهياكل ذات الإلكترون أحادي البعد ناتج عن التقدم الهائل في تكنولوجيا الإلكترونيات النانوية؛ وعلى مدى 20-25 سنة الماضية تم تركيز الانتباه على نظرية تشتت حامل الشحنة في هياكل أشباه الموصلات بالإلكترون أحادي البعد.
يتعلق الأمر الأهم من ذلك كله بالحاجة إلى وصف مناسب لعمليات التشتت في مثل هذه الأنظمة، من المعروف أنه لا يمكن الحصول على نتائج كافية من الحركية المحاكاة دون فهم عميق لعمليات التشتت.
الهدف من معرفة حجم تشتت الالكترونات في الاسلاك الكمومية
أحد المجالات الرئيسية لنظرية الإلكترونيات النانوية هو حساب معدلات تشتت الإلكترون في أسلاك الكم؛ إذ يعتبر تشتت الالكترون هو أحد المشاكل التي تواجه في الاسلاك الكمومية وترتبط المشاكل بضرورة مراعاة التأثيرات الكمية الثانوية لتجنب نقاط التفرد في وظيفة معدلات التشتت مقابل الإلكترون طاقة.
التأثير الأكثر أهمية من هذا النوع هو توسيع الاصطدام (أو عدم اليقين في طاقة الإلكترون) الناجم عن عمليات التشتت؛ ولأخذها في الاعتبار، تم اقتراح الأساليب المختلفة؛ لكنها كقاعدة عامة إما أن تكون خاصة جدًا أو معقدة جدًا من وجهة نظر حسابية أو تستند إلى افتراضات تقريبية للغاية.
إن الغرض من دراسة معدلات تشتت الإلكترون للعمليات السائدة في الأسلاك الكمومية الرقيقة القائمة بذاتها من الغاليوم باستخدام التقنية الموصوفة، والتي تطبق لحساب معدلات تشتت الفونون البصري الصوتي والقطبي في الأسلاك الكمومية هو حل مشكلة التشتت التي تواجه الأسلاك الكمومية.
حساب تشتت الالكترونات في الاسلاك الكمومية
يمكن حساب معدلات التشتت بافتراض التقديرات الصحيحة التالية من أجل الوقوف الحر الرفيع للأسلاك الكمومية:
- قياس الحاجز المحتمل عند الحدود لانهائي.
- معرفة الفونونات أحادية الأبعاد، أي معرفة مكانها داخل السلك.
- معرفة حد الكم الكهربائي، أي كل الإلكترونات هي في الحالة الكمومية للأرض، ويكون متوسط طاقتها الحركية أقل بكثير من قيمة الطاقة مستوى.
تكون الإلكترونات مبعثرة فقط بواسطة النمط الأولى للفونونات البصرية الصوتية والقطبية وخشونة السطح والشوائب المتأينة، بالإضافة إلى ذلك فإنه ولتبسيط الحسابات الرقمية يمكن افتراض أن السلك الكمومي له مقطع عرضي مستطيل.
سبب تشتت الالكترونات في الأسلاك الكمومية
قام العلماء بفحص تشتت الإلكترونات داخل النطاق الفرعي الأدنى بواسطة الفونونات الصوتية، وذلك عبر كل من إمكانات التشوه وآلية التموج في سلك كمومي مستطيل قائم بذاته أشباه الموصلات، وتبين مساهمة آلية التموج في معدلات تشتت الإلكترون، من خلال النظر في التماسك بين عمليات التشتت عن طريق أوضاع الفونون العادية المناسبة للسلك؛ إذ يعتبر السلك القائم بذاته هو نظام مناسب لهذا الغرض.
تُظهر معدلات التشتت المحتملة للتشوه في السلك القائم بذاته القمم الواضحة المرتبطة بانبعاث الفونون المحصور؛ وتنبع القمم من الكثافة الكبيرة لحالات الفونونات التي تفي بقوانين الحفاظ على الزخم والطاقة لانبعاث الفونون.
من المتوقع أن تعمل آلية التموج على تعزيز قمم معدل التشتت بشكل ملحوظ مع تقليل أبعاد السلك، وفي نفس الوقت من المتوقع حدوث قمم إضافية بسبب تشتت آلية التموج فقط، ونظرًا لأن أهمية آلية التموج تزداد، كلما أصبح بُعد السلك صغيرًا، فإن معدلات التشتت ستظهر اعتمادًا على طاقة الإلكترون والتي تختلف باختلاف أبعاد السلك.
في حدود الكم عندما يكون النطاق الفرعي السفلي فقط في نظام شبه واحد الأبعاد مثل غاز الإلكترون المحصور في السلك الكمومي مشغولاً بالإلكترونات، فإن تصادم الإلكترونات الزوجية لا يسبب تبادل الزخم والطاقة بين الإلكترونات؛ وفي هذه الحالة، ستحدد أحداث الانتثار الأكثر تعقيدًا زخم الإلكترون والطاقة واسترخاء الطور.
