Interazione elettrone-fonone in dispositivi nanoelettronici

Se i contatti sono ipotizzati sempre in condizione di equilibrio, il dispositivo invece potrebbe essere in condizione di non-equilibrio, in quanto il potenziale applicato distorce la disposizione atomica e quindi la distribuzione di carica; il costante flusso di elettroni all’interno della molecola, altera la distribuzione di particelle di equilibrio. Interazioni interne, dovute per esempio all’interazione Coulombiana o all’agitazione termica degli ioni della molecola, provocano transizioni di stato degli elettroni con conseguenti modifiche dello stato totale del sistema.

Dunque il formalismo di Green di equilibrio non è più atto a questo modello, ma va ampliato, in modo da estendere i risultati anche in situazioni di non-equilibrio. Dobbiamo quindi introdurre un formalismo che intervenga nei sistemi fuori equilibrio, cioè deve tenere conto di un campo elettrico esterno, il quale porta il sistema fuori equilibrio.

A tale scopo si utilizza la teoria delle funzioni di Green di non equilibrio, in inglese Non-Equilibrium Green's Function theory (NEGF): essa è una teoria quantistica dei campi basata sul formalismo delle funzioni di Green indirizzata alla risoluzione del problema posto dalla presenza di un bias esterno dipendente dal tempo. Con questo formalismo si possono tenere conto anche di fenomeni di scattering dovuti ad interazione elettrone-fonone, oppure elettrone-elettrone per il calcolo della corrente.