Аннотация:Проведенное в данной работе численное моделирование характеристик молекулярных одноэлектронных транзисторов и сравнение их с экспериментальными данными позволило получить следующие основные результаты:
1) Разработан программный комплекс для моделирования процессов коррелированного туннелирования электронов в молекулярной системе с быстрой (по сравнению с временем между актами туннелирования электронов) релаксацией. Проведено моделирование ВАХ молекулярных транзисторов впервые для крайних случаев быстрой и медленной релаксации для двух видов энергетических спектров и проведено их сравнение. Показано, что быстрая релаксация дает сильные отличия вида ВАХ от случая медленной релаксации лишь при большой нерегулярности спектра.
2) Предложена и реализована эффективная схема расчета канонического распределения электронов в молекуле рекуррентным методом. Такая схема дает ускорение в расчете канонического распределения электронов для дискретной структуры уровней молекулы в раз по сравнению с прямым перебором комбинаций, где – числоэлектронов, а число уровней энергии в молекуле.
3) Предложена новая модель туннельного транспорта электронов в одноэлектронном транзисторе, основанная на представлении о выделенном энергетическом канале туннелирования, через уровни внутри которого осуществляется туннелирование электронов. Эта модель позволила непротиворечиво объяснить наблюденные при моделировании особенности поведения транзистора.
4) В результате подробного анализа характеристик и структуры экспериментальной системы и пространства параметров моделирования определены параметры для наилучшего совпадения экспериментальных и модельных кривых. Проведенное сравнение модельных и экспериментальных кривых, позволило дать трактовку этого эксперимента и описать режим туннелирования реализованный в нем.
5) Проведена оценка времени релаксации электронов в реальном молекулярном транзисторе. По результатам сравнения модельных и экспериментальных ВАХ, показано, что в эксперименте был реализован случай медленной релаксации электронов со временем релаксации .
6) В результате анализа серий модельных ВАХ была выяснена причина появления ступенек на них и показано, что такой причиной является преимущественно дискретность энергетического спектра, а не кулоновские эффекты. Размер таких ступенек определяется плотностью состояний в кластерной молекуле, а не положением конкретных энергетических уровней.