Elektrontranszport rezonancia effektusainak Monte Carlo szimulációja Fizika, Földtudományok és Matematika

35 OTDK, Fizika, Földtudományok és Matematika Szekció, Plazmafizika Tagozat.

Elektrontranszport rezonancia effektusainak Monte Carlo szimulációja

Különdíj: t

Hallgató: Albert Andrea
Szak: Fizika, Képzés típusa: bsc, Intézmény: Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kar: Természettudományi Kar

Témavazető: Donkó Zoltán - tudományos tanácsadó, N N WIGNER Fizikai Kutatóközpont

Munkám során hely függvényében modulált elektromos térben vizsgáltam az elektronok transzportjának jellemzőit Monte-Carlo-szimuláció segítségével. A számításokat Ar és N₂ gázokra, valamint azok keverékére végeztem, a redukált elektromostér-erősség (E/N) 10-40 Td-es tartományára. A szimulációkban részecskék egy véges térbeli tartományon belül mozogtak periodikus határokkal.

A szimulációval az elektronok átlagsebességének, átlagenergiájának és sűrűségének térbeli eloszlását, a gerjesztési csatornák szerepét szemléltető mátrixokat, valamint az elektronok energiaeloszlás-függvényét határoztam meg különböző hosszúságú tartományokra és a térerősség különböző modulációs mélységeire. Megállapítottam, hogy alacsony modulációs mélységekre az átlagsebesség és átlagenergia közel harmonikus térbeli profilt mutat. A szimulációs tartomány hossza (azaz a cellán eső feszültség) függvényében a transzportot jellemző fizikai mennyiségekben rezonanciákat figyeltem meg. A moduláció mélységének növelésével egyre erősödő magasabb harmonikus komponensek jelennek meg ezekben a profilokban, majd nagy modulációknál, ahol már az elektromos tér előjelet is vált, az így kialakuló potenciálvölgyben az elektronok egy lassú folyamattal csapdázódnak.

Végül molekuláris gáz (N₂) hozzáadásának hatását vizsgáltam a transzportjellemzőkre. Megfigyeltem, hogy az Ar gázban észlelt rezonanciákat már kis mennyiségű N₂ gáz is gyengíti az alacsony energiaküszöbű gerjesztési folyamatok miatt, továbbá, hogy nagy N₂ koncentrációk és hosszú térbeli tartományok mellett lokális (hidrodinamikai) transzport felé való átmenet alakul ki.