С позиций концепции «снизу – вверх» транспортной модели Ландауэра – Датты – Лундстрома современной наноэлектроники рассматриваются термоэлектрические явления Зеебека и Пельтье и качественно обсуждаются закон Видемана – Франца, числа Лоренца и основные уравнения термоэлектричества с четырьмя транспортными коэффициентами (удельное сопротивление, коэффициенты Зеебека и Пельтье и электронная теплопроводность). С тех же позиций на примере 3D резистора в диффузионном режиме анализируется работа термоэлектрических охладителя и генератора энергии с учетом лишь электронов как реальных носителей тока, так и в рамках умозрительной, но удобной «дырочной» модели, вводятся и определяются понятия эффективности работы, кпд, фактора мощности и добротности термоэлектрических устройств и рассматривается каким образом транспортные коэффициенты зависят от свойств термиков.
С позиций транспортной модели Ландауэра – Датты – Лундстрома строится обобщенная модель переноса тепла фононами. Аналогично фермиевскому окну электронной проводимости вводится понятие фермиевского окна фононной проводимости и через него выводится общее выражение для решеточной теплопроводности, в котором с самого начала фигурирует квант теплопроводности. Подчеркивается подобие и различия в построении теории электронной проводимости и теории теплопроводности. Подробно рассматривается теплопроводность проводников, вскрывается физический смысл пропорциональности между удельной теплопроводностью и удельной теплоемкостью при постоянном объеме, выводится связь между коэффициентом прохождения и средней длиной свободного пробега, обсуждаются вычисление числа фононных мод и плотности фононных состояний, особенности дебаевской модели теплопроводности и рассеяния фононов, температурная зависимость решеточной теплопроводности, различие между решеточной теплопроводностью и электронной проводимостью и квантование теплопроводности.
В рамках концепції «знизу – вгору» сучасної наноелектроніки розглядаються моделі пружної дефазіровки і спинової дефазіровки, облік некогерентних процесів з вико-ристанням зо-нда Бюттекера, 1D провідник з двома і більше розсіюючими центрами, явище квантової інтерференції, режими сильної і слабкої локалізації, стрибок потенціалу на дефектах, квантові осциляції в методі НРФГ без урахування дефазіровки і з її урахуванням в режимах фазової і імпульсної релаксації, ефекти деструктивної і конструктивної інтерференції, чотирьохкомпонентний опис спинового транспорту з урахуванням дефазіровки і на закінчення обговорюється квантова природа класичних уявлень у фізиці, явище спинової когерентності і формалізм псевдоспина.
С позиций концепции «снизу – вверх» транспортной модели Ландауэра – Датты – Лундстрома строго выведены основные уравнения термоэлектричества с соответствующими транспортными коэффициентами для 1D проводников в баллистическом режиме и для 3D проводников в диффузионном режиме с произвольной дисперсией и любого масштаба. Процессы рассеяния учитывали феноменологически. В коэффициенте прохождения T (E) = λ(E) / [λ(E) + L] среднюю длину свободного пробега описывали степенным законом. Подробно рассмотрены биполярную проводимость, закон Видемана – Франца и числа Лоренца, соотношение Мотта. В справочных целях в Приложении приведены термоэлектрические коэффициенты для 1D, 2D и 3D полупроводников с параболической дисперсией в баллистическом и диффузионном режимах через стандартные интегралы Ферми – Дирака.
В рамках транспортной модели Ландауэра – Датты – Лундстрома рассматривается вычисление проводимости резисторов любой размерности, любого масштаба и произвольной дисперсии, работающих в баллистическом или диффузионном режиме как вблизи 0 K, так и при более высоких температурах. Также обсуждается и поныне широко используемое понятие подвижности, диссипация тепла и падение напряжения в баллистических резисторах.
В рамках концепции «снизу – вверх» современной наноэлектроники рассматриваются потоки электронов и тепла через проводник с учетом окружающей среды и строится равновесная термодинамика проводника с током, подчеркивается роль в ней фоковских состояний, обсуждается накопление информации в неравновесном состоянии и подробно анализируется модель информационно-управляемого аккумулятора и связь ее с принципом Ландауэра о минимальной энергии, необходимой для стирания одного бита информации, который недавно прошел экспериментальную проверку. Вводится понятие квантовой энтропии и обсуждаются отдельные аспекты ее применения, подчеркивается актуальность интегрирования спинтроники и магнетроники в связи с предстоящим переходом к спиновой архитектуре вычислительных устройств.
Сжато изложена обобщенная модель транспорта электронов Ландауэра – Датты – Лундстрома. Задав зонную структуру, можно вычислить число мод проводимости и при выбранной модели рассеяния для средней длины свободного пробега вычисляются термоэлектрические транспортные коэффициенты в режиме линейного отклика для 1D, 2D и 3D проводников в баллистическом и диффузионном режимах как при различии потенциалов, так и при разности температур на контактах. Приведены конечные выражения для всех термоэлектрических транспортных коэффициентов через интегралы Ферми – Дирака для 1D, 2D и 3D полупроводников с параболической дисперсией и для графена с линейной дисперсией в баллистическом и диффузионном режимах с учетом степенного закона рассеяния.
В рамках концепции «снизу – вверх» наноэлектроники рассматривается применение метода неравновесных функций Грина к графену в модели сильной связи с ортогональным базисом и с параметрическим учетом взаимодействия соседних атомов. Сформулирован общий метод учета электрических контактов в уравнении Шредингера для решения задач квантового транспорта электронов.
В рамках концепции «снизу – вверх» наноэлектроники рассматриваются общие вопросы электронной проводимости, причины возникновения тока, роль электрохимических потенциалов, функций Ферми и фермиевского окна проводимости, модель упругого резистора, различные режимы транспорта электронов, моды проводимости, коэффициент прохождения. Излагается обобщенная модель транспорта электронов в режиме линейного отклика, развитая Р. Ландауэром, С. Даттой и М. Лундстромом применительно к проводникам любой размерности, любого масштаба и произвольной дисперсии, работающих в баллистическом, квази-баллистическом или диффузионном режиме.
В рамках концепции «снизу – вверх» наноэлектроники, рассматривается диффузионно-дрейфовая модель тока на основе транспортного уравнения Больцмана, роль внешнего электрического поля при выходе за пределы режима линейного отклика, полевой транзистор и ток насыщения, роль заряжания проводника, точечная и расширенная модели проводника, роль контактов, модели p – n переходов, генерация тока в проводнике с асимметричными контактами.
В рамках концепции «снизу – вверх» наноэлектроники рассматривается применение метода неравновесных функций Грина к модельным транспортным задачам однородных 1D и 2D проводников в модели сильной связи с ортогональным базисом и с параметрическим учетом взаимодействия соседних атомов.
В рамках концепции «снизу – вверх» наноэлектроники рассматривается метод неравновесных функций Грина в матричной формулировке применительно к задачам квантового транспорта электронов.