З позицій концепції «знизу – вгору» транспортної моделі Ландауера – Датти – Лундстрома сучасної наноелектроніки розглядаються термоелектричні явища Зеєбека і Пельтьє і якісно обговорюються закон Відемана – Франца, числа Лоренца і основні рівняння термоелектрики з чотирма транспортними коефіцієнтами (питомий опір, коефіцієнти Зеєбека і Пельтьє та електронна теплопровідність). З тих же позицій на прикладі 3D резистора в дифузійному режимі аналізується робота термоелектричних охолоджувача і генератора енергії з урахуванням лише електронів як реальних носіїв струму, так і в рамках умоглядної, але зручної «діркової» моделі, вводяться і визначаються поняття ефективності роботи, ккд, фактора потужності і добротності термоелектричних пристроїв і розглядається яким чином транспортні коефіцієнти залежать від властивостей терміків.
З позицій транспортної моделі Ландауера – Датти – Лундстрома будується узагальнена модель переносу тепла фононами. Аналогічно фермієвському вікну електронної провідності вводиться поняття ферміївського вікна фононної провідності і через нього виводиться загальний вираз для граткової теплопровідності, в якому з самого початку фігурує квант теплопровідності. Підкреслюються подібності і відмінності в побудові теорії електронної провідності і теорії теплопровідності. Докладно розглядається теплопровідність провідників, розкривається фізичний зміст пропорційності між питомою теплопровідністю і питомою теплоємністю при постійному об’ємі, виводиться зв’язок між коефіцієнтом проходження і середньою довжиною вільного пробігу, обговорюються обчислення числа фононних мод і густини фононних станів, особливості дебаєвської моделі теплопровідності і розсіювання фононів, температурна залежність граткової теплопровідності, відмінність між гратковою теплопровідністю і електронною провідністю і квантування теплопровідності.
В рамках концепції «знизу – вгору» сучасної наноелектроніки розглядаються моделі пружної дефазіровки і спинової дефазіровки, облік некогерентних процесів з вико-ристанням зонда 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, чотирьохкомпо-нентний опис спинового транспорту з урахуванням дефазіровки і на закінчення обговорюється квантова природа класичних уявлень у фізиці, явище спинової когерентності і формалізм псевдоспина.
З позицій концепції «знизу – вгору» транспортної моделі Ландауера – Датти – Лундстрома отримані базові рівняння термоелектрики з відповідними транспортними коефіцієнтами для 1D провідників в балістичному режимі і для 3D провідників в дифузійному режимі з довільною дисперсією і будь-якого масштабу. Процеси розсіяння враховували феноменологічно. В коефіцієнті проходження T(E)(E)/[(E)L] середню довжину вільного пробігу враховували степеневим законом. Докладно розглянуті біполярна провідність, закон Відемана – Франца і числа Лоренца, співвідношення Мотта. В довідкових цілях у Додатку наведені термоелектричні коефіцієнти для 1D, 2D і 3D напівпровідників з параболічною дисперсією в балістичному і дифузійному режимах через стандартні інтеграли Фермі – Дірака.
У рамках транспортної моделі Ландауера – Датти – Лундстрома розглядається обчислення провідності резисторів будь-якої розмірності, будь-якого масштабу і довільної дисперсії, що працюють в балістичному або дифузійному режимі поблизу 0 K, так і при більш високих температурах. Також обговорюється і понині широко використовуване поняття мобільності, дисипація тепла і падіння напруги в балістичних резисторах.
У рамках концепції «знизу – вгору» сучасної наноелектроніки розглядаються потоки електронів і тепла через провідник з урахуванням навколишнього середовища і будується рівноважна термодинаміка провідника з струмом, підкреслюється роль в ній фоковских станів, обговорюється накопичення інформації в нерівноважному стані і докладно аналізується модель інформаційно-керованого акумулятора і зв’язок її з принципом Ландауера про мінімальну енергію, необхідну для стирання одного біта інформації, який нещодавно пройшов експериментальну перевірку. Вводиться поняття квантової ентропії та обговорюються окремі аспекти її застосування, підкреслюється актуальність інтегрування спінтроніки та магнетроники у зв’язку з майбутнім переходом до спінової архітектури обчислювальних пристроїв.
У рамках концепції «знизу – вгору» наноелектроніки розглядається застосування методу нерівноважних функцій Гріна до графену в моделі сильного зв’язку з ортогональним базисом і з параметричним урахуванням взаємодії сусідніх атомів. Сформульовано загальний метод обліку електричних контактів в рівнянні Шредінгера для розв’язування задач квантового транспорту електронів.
В рамках концепції «знизу – вгору» наноелектроніки формулюється метод нерівноважних функцій Гріна в матрічному зображенні для задач квантового транспорту електронів.
В рамках концепції «знизу – вгору» наноелектроніки розглядаються такі ключові питання спінтроніки як спіновий вентиль, граничний опір при незбіганні мод провідності, спінові потенціали і різниця нелокальних спін-потенціалів, спіновий момент та його транспорт, рівняння Ландау – Ліфшиця – Гільберта, на його основі дається відповідь на питання чому у магніта є віделена вісь, обговорюються обертання намагніченості спіновим струмом, поляризатори та аналізатори спінового струму, також розглядаються рівняння дифузії для балістичного транспорту та струми в режимі нерівноважних потенціалів.
В рамках концепції «знизу – вгору» наноелектроніки розглядаються термоелектричні явища Зеєбека і Пельтьє, показники якості і оптимізація термоелектриків, балістичний та дифузійний транспорт фононів і його роль в теплопровідності.
Наведені теоретичні основи розрахунку зонної структури і щільності станів графена в найпростішому π–електронному наближенні з виведенням рівнянь Дірака – Вейля, розглянути наслідки з урахуванням π–π–перекриття та сусідів аж до 3-го порядку, а також обґрунтована необхідність урахування σ-остова графена і наведені необхідні відомості для розрахунку графена в межах DFT/LDA, GGA і EHT-SCF. Результати і наслідки розрахунків в межах ціх теорій, а також ab initio обговорюються в наступному повідомленні.