شبيه سازي ادوات نانو الكترونيك با روش انتگرال مسير مونت كارلو

Simulation of Nanoelectronic Devices Using Path Integral Monte Carlo Method

در اين مقاله با استفاده از روش انتگرال مسير مونت كارلو، ساختارهاي نقطه كوانتومي سهموي دو بعدي و نقطه كوانتومي محصور شده در چاه كوانتومي را شبيه سازي نموده ايم. انرژي كل و چگالي الكتروني را در نقطه كوانتومي سهموي محاسبه كرده ايم. علاوه بر آن، انرژي كل، انرژي پتانسيل، انرژي جنبشي و همچنين توزيع الكترون در ساختارهاي مختلف نقطه كوانتومي محصور شده در چاه كوانتومي را بررسي نموده ايم. بر اساس نتايج حاصل از شبيه سازي، ملاحظه گرديد روش انتگرال مسير مونت كارلو براي شبيه سازي نقاط كوانتومي با اشكال هندسي مختلف و پتانسيل هاي متفاوت مناسب است و به سادگي مي توان تغييرات پروفايل پتانسيل را در الگوريتم محاسباتي آن اعمال نمود. مزيت ديگر اين روش در توانايي لحاظ كردن بر هم كنش بين الكترونها و اجتناب از تقريبهاي ساده سازي است. با اين روش مي توان ويژگيهاي متنوعي از سيستم، از انرژي كل، انرژي پتانسيل و انرژي جنبشي تا توزيع الكترونها را محاسبه نمود.

In this paper we have simulated the two-dimensional parabolic quantum dot (2D-PQD) and dot-in-a-well (DWELL) structures using path integral Monte Carlo (PIMC) method. We have calculated the total energy and electron density in PQD. Furthermore, the total energy, potential energy, kinetic energy and also electron density in several DWELL structures have been studied. Based on our simulation results, it reveals that PIMC method is suitable for the simulation of quantum dots with different geometrical shapes and potentials. We may simply apply variation of potential profile in its algorithm. Electron interaction consideration is another advantage of this method that leads to avoiding simplicity approximations. With this method, we may calculate several properties, such as the total energy, potential energy, kinetic energy and electron distribution