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Un guide pratique pour étudier la conductance dynamique dans les dispositifs moléculaires (tutoriel en ligne) avec NanoDCAL

December 6th, 2022
Technologies
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Nous sommes heureux d’annoncer la sortie de ce nouveau tutoriel en ligne sur notre portail documentaire pour les utilisateurs de notre outil NanoDCAL afin d’étudier la conductance dynamique dans les dispositifs moléculaires.

Le transport quantique dans les nanostructures sous polarisation AC (courant alternatif) est un problème particulièrement important et difficile dans la théorie du transport et a été utilisé dans l’étude d’une variété de systèmes, y compris les systèmes de boites quantiques régulières ainsi que les systèmes hybrides supraconducteurs réguliers eux-aussi. La réponse AC des dispositifs moléculaires est d’un intérêt fondamental car elle permet de sonder la distribution de charge et sa dynamique. L’un des objectifs les plus importants de la nanoélectronique est la capacité d’activer et de désactiver de manière réversible le courant traversant un dispositif moléculaire, ainsi que de contrôler la conductance du dispositif par un paramètre externe. Comme il est bien établi que la conductivité DC est déterminée uniquement par la résistance, la conductivité AC dépend quant à elle de l’inductance et de la capacitance selon un modèle quantique qui rappelle celui classique bien connu en électronique.

La technique de polarisation AC est implémentée dans l’outil NanoDCAL, notre code de transport quantique fonctionnant selon les principes premiers, qui combine la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec le formalisme des fonctions de Green hors équilibre (NEGF). Nous présentons des conseils pratiques détaillés sur la façon d’appliquer une polarisation AC à fréquence finie aux dispositifs à l’échelle nanométrique et comment analyser les résultats calculés.

Dans ce nouveau tutoriel, nous revisitons l’article « Oscillation of dynamic conductance of Al-Cn-Al structures: Nonequilibrium Green’s function and density functional theory study« . Pour de tels dispositifs, les simulations numériques montrent qu’en plus de la conductance continue, aussi bien la partie réelle que la partie imaginaire de la conductance dynamique présentent un comportement oscillatoire en fonction du nombre d’atomes de carbone aux basses fréquences ; celui-ci étant plus grand pour les chaînes paires et plus petit pour les chaînes impaires. Nous démontrons également l’impact de la passivation de la chaîne carbonée avec de l’hydrogène, qui adopte alors un motif en zigzag.

N’hésitez pas à essayer NanoDCAL pour vous faire la main sur des exemples et cas d’études avancés, nous avons aussi un service de support ainsi qu’un forum communautaire pour répondre à vos questions rapidement (Nanoacademic forum).

Notre prochain article portera sur notre base de données d’orbitales atomiques faite maison et récemment encore améliorée que nous vous présenterons et à laquelle nos utilisateurs ont accès. À bientôt!

[1] Wang, Y. Yu, L. Zhang, Y. Wei,J. Wang. Oscillation of dynamic conductance of Al-Cn-Al structures: Nonequilibrium Greens function and density functional theory study Phys. Rev. B 79 (2009) p. 155117.