Interazione elettrone-fonone in dispositivi nanoelettronici

1 Introduzione Negli ultimi decenni abbiamo assistito ad una graduale riduzione delle dimensioni dei dispositivi elettronici, che hanno raggiunto scale nanometriche. Il processo di scalatura delle dimensioni dei dispositivi elettronici è possibile fin tanto che non variano le leggi fisiche alla base del funzionamento di questi dispositivi,poichØ ciò non comporta un cambiamento nel modello fisico che approssima la realtà. Ma quando il sistema si riduce ad un numero finito di atomi tra loro connessi, diventano predominanti nuovi processi e comportamenti del materiale, che prima venivano trascurati; dunque il modello con approssimazione classica non è piø valido. Per descrivere in modo corretto i dispositivi nanometrici, è fondamentale considerare i processi quantistici che determinano il trasporto di carica, (come la quantizzazione dell’energia e degli stati elettronici permessi, il principio di esclusione di Pauli secondo il quale due elettroni in quanto fermioni non possono trovarsi nel medesimo stato, l’interazione elettrone-fonone, l’effetto tunnel delle cariche in quanto nella meccanica quantistica le particelle hanno probabilità non nulla di superare barriere di potenziale anche qualora non posseggano energia sufficiente) e quindi sviluppare nuovi modelli teorici che tengono conto di questi fenomeni quantistici. Per questo ci viene in aiuto il formalismo basato su funzioni di Green di non equilibrio (NEGF). Le funzioni di Green sono un potente strumento analitico per descrivere le proprietà quantomeccaniche dei dispositivi e dunque per il calcolo del trasporto quantistico in nano strutture; per questo motivo, iniziamo questa tesi con una introduzione al formalismo NEGF . In questo formalismo si possono imporre condizioni al contorno aperte nei sistemi, si hanno le informazioni sull’occupazione statistica degli stati, la densità