Landauer–Buttiker Yaklaşımı
Landauer–Bütiker yaklaşımının ana avantajı, matematiksel kesinliği ve STM uçlarının farklı sınır koşullarını içermesidir. Prensip olarak, bu nedenle tünel açma durumunun daha doğru bir tanımını vermelidir.
Ayrıca tedavi, ayrı iletkenlik kanalları arasındaki girişim etkilerini içerir. Landauer tarafından bir makalede yeniden ele alınan orijinal tek boyutlu türetme aslında oldukça basittir.
Ana varsayımlar şunlardır:
1. İki kurşun ideal metallerden oluşur, elektron durumlarının dağılımı serbest bir elektron gazının dağılımına eşittir, bu da bir boyutta, belirli bir k değerindeki elektron sayısının k ile doğrusal olduğu anlamına gelir.
2. Vakum bariyerine çarpan elektronlar ya bariyer boyunca iletilir ya da kurşuna geri yansıtılır. Elektronların geçişi, kurşunlardaki işgali değiştirir, böylece kaynağın işgal ettiği en yüksek seviye olan μ1, Fermi seviyesinden daha yüksektir. Tersine, drenajın en düşük boş seviyesi olan μ2, Fermi seviyesinden daha düşüktür.
3. Gerçek Fermi seviyeleri veya kaynağın (μA) ve tahliyenin (μB) kimyasal potansiyelleri, dolu ve boş durumların sayısıyla tanımlanır. Her iki seviye de, yukarıdaki işgal edilmiş durumların sayısının, aşağıdaki işgal edilmemiş durumların sayısına eşit olmasıyla karakterize edilir.
4. Uygulanan bias eV, iki gerçek Fermi seviyesi arasındaki potansiyel farktır.
5. Meslek sayılarındaki gerçek değişiklikler, küçük bir enerji aralığında meydana gelir; tünelleme elektronlarının enerji seviyesi bu nedenle Fermi seviyesine eşittir.
Potansiyel bariyerden geçen toplam akım, iletilen ve yansıtılan akım katkıları arasındaki fark olacaktır. Kaynaktan yayılan akım verilir.
Burada e elektron yükü, v Fermi seviyesindeki elektron hızı, n elektron sayısı ve E enerjidir. Kapalı bir sistemdeki elektron durumlarının sayısı, 2πn = k ile k ile orantılıdır; elde ettiğimiz iki dönüş yönünü hesaba katar.
Aşağıdakiler için, tüm durumlar tamamen dolu olduğu için μ2'nin altındaki durum aralığının akıma katkıda bulunmayacağını not etmek önemlidir. Tüm durumlar boş olduğu için μ1'in üzerindeki aralık da olmayacaktır. Bu nedenle, ilgili tek değişiklik bu değerler arasındaki aralıkta meydana gelir.
Enerji seviyeleri μ1 ve μ2, her kurşundaki dolu ve boş durumların sayısının Fermi seviyesine göre dengelenmesi gerektiği özelliği kullanılarak kimyasal potansiyellerden hesaplanır. Pozitif ve negatif hızlar için her kurşundaki taşıyıcıların toplam sayısı N verilmiştir.
Sol kurşun için, μA'nın üzerindeki dolu durumların sayısı, çarpan ve yansıyan elektronlardan kaynaklanır; Aşağıdaki boş durum sayısı, bu aralıktaki toplam taşıyıcı sayısı ile işgal altındaki durum sayısı arasındaki farktır.
Sağ uç içinde, Fermi seviyesinin üzerindeki işgal edilmiş durumların sayısı, kaynaktan bariyeri geçen iletimlerden kaynaklanırken, μB'nin altındaki kullanılmayan durumların sayısı, kaynağa geri iletimlerden kaynaklanmaktadır.
Sonuç kesinlikle yalnızca sıfır sıcaklıkta geçerlidir. Geçiş matrisleri çerçevesinde ve ortam termal koşulları altında bu önemli denklemin kompakt gösterimi için detaylara bakmak gerekir.
landauer-büttiker formula
landauer-büttiker formalism
landauer--büttiker formula derivation
landauer formula pdf
Saçılma ve Pertürbasyon Yöntemi
Çok kanallı geçişlerin genel bir çerçevesi içinde, Landauer-Buttiker denklemi genellikle matris gösteriminde yeniden yazılır. İki uç ve bir vakum bariyerinden oluşan basit bir arayüz için, iletkenlik daha sonra açıklanmaktadır.
Matris çarpımı üzerindeki izin bu durumda tüm iletim kanallarının toplamına eşdeğer olduğuna dikkat edin. Bununla birlikte, bir arayüz boyunca farklı yollar mevcutsa, örneğin bir yüzey üzerinde adsorbe edilmiş bir molekül boyunca tünelleme akımı varsa durum değişir. Bu durumda, matris ürünü aynı zamanda, bir elektronun arayüzün birden fazla iletim kanalı boyunca eşzamanlı geçişini tanımlayan köşegen dışı elemanlar da içerir.
Bu girişim etkilerinin gerçek tünelleme görüntüsü için ne kadar önemli olduğu sorusu hala kesin bir cevaba sahip değil. Rodyum yüzeylerde adsorbe edilmiş benzenin görüntülerinde girişimlerin önemli bir rol oynayabileceği gösterilmiştir. Ancak, bu daha geniş bir ölçekte kurulmamış gibi görünüyor. Bu etkilerin dışında biçimcilik, tünelleme simülasyonlarında pertürbasyon yöntemleriyle aynı sonuçlara yol açmaktadır.
Fonksiyon Yaklaşımı
Son birkaç yılda, denge dışı fonksiyon biçimciliği temelinde tünel açma sürecinin teorik tedavileri giderek daha popüler hale geldi. Sorunun en eksiksiz tedavisi, iki uç ve bir bariyer bölgesi içeren bir sistemin Hamiltoniyeni olarak kabul edilir. Teorinin incelikleri bir önceki yazılarımızda ele alınmıştı; burada sadece sonucu belirtiyoruz. Esnek olmayan etkileri içeren bir arayüzden geçen akım verilmiştir.
Burada öz enerjiler ΣA<(E) sonsuz uçlara bağlantıyı tanımlarken, G<(E) iletken arayüzünün Green'in dengesiz fonksiyonudur. Tünel açma işlemlerinde yer alan zaman ölçeklerini analiz edersek, normal tünel açma koşulları (I ≈ 1 nA) için tek elektron işlemleri arasında yaklaşık 10−10 s'lik bir aralık elde ederiz.
Bu aralığın kafes uyarımlarının tipik zaman ölçeğinden yüz ila bin kat daha uzun olduğu düşünüldüğünde, bariyerdeki elektronların etkileşimlerini ihmal etmek çok daha güvenli görünüyor. Bu durumda esasen azalır.
f'nin Fermi dağılım fonksiyonlarını, GR(E) ve GA(E) bariyerin geciktirilmiş ve gelişmiş fonksiyonlarını ve ΓS(T) yüzey ve uç temaslarını ifade ettiği yerde. Bu biçimcilik, özellikle moleküler elektronikteki uygulamalar veya arayüzler aracılığıyla taşıma özelliklerinin analizi için de giderek daha popüler hale geldi.
Biçimciliğe dahil olan çok çeşitli etkileşimler nedeniyle, Keldysh'in yöntemi bugün en doğru olanıdır. Ana sorunu, ya katı hal sistemlerinin tanımındaki yaklaşımlarla ya da etkileşim aralığındaki atom sayısını sınırlayarak telafi edilmesi gereken bir hesaplama maliyetidir.
Bu nedenle genellikle sıkı bağlama modellerinde uygulanmıştır. Bu sınırlama ve ardından gelen sayısal kesinlik eksikliği, genel kullanımına karşı ana itirazlardı. Bununla birlikte, son zamanlarda yöntemin bir düzlem dalga temel kümesi içinde de uygulanabileceği gösterilmiştir. Son teknoloji ürünü DFT yöntemleri, doğru bir tanımlama için düzlem dalgalara dayandığından, bu, pertürbasyon yöntemlerinin saçılma yöntemleriyle değiştirilmesi lehine de oldukça güçlü bir argümandır.
Sağlamlık Sınırları
Bu bölüm, önceden açıklanan temelleri kullanarak, yapılandırılmamış belirsizliklerin varlığında önceden hesaplanmış GPC’nin sağlamlık sınırlarını elde etmeye adanmıştır. Sorun artık farklı bir açıdan ele alınabilir. Nominal süreç için bir denetleyici geliştirilmişse, söz konusu süreç çevresinde denetleyici hangi aile için sağlam olacaktır? Yani, içinde kontrolörün kapalı döngü kararlılığını koruduğu nominal tesis hakkında bir bölge sağlayan sağlamlık sınırı la(w) aranacaktır.
Kontrol yapısı
Bu limiti elde etmek için GPC’nin açıklanan şekilde dönüştürülmesi gerekir. İfadesi önceki bölümde formüle edilen tahmin edici kullanılarak elde edilir.
Böylece, bu konfigürasyonla, C kontrolörü ile G prosesinin sağlam kararlılığının incelenmesi ele alınabilir. Kararlılıkla ilgili sonuçlar, blok P kararlı olduğu sürece doğru olacaktır. Bu nedenle ilk etapta P’nin stabilitesi olarak tanımlanan çalışılmalıdır.
Son eşitsizlik, paydanın toplamının paydan bir terim fazla olması ve tüm terimlerin negatif olması, dolayısıyla bölümün her zaman birden küçük ve pozitif olması nedeniyledir, dolayısıyla kök birim çember içindedir. Böylece, P’nin kararlı olduğu ve kapalı döngünün kararlılığı ile ilgili sonuçları etkilemeyeceği de gösterilmiştir.
Sağlamlık sınırlarının elde edilmesi
Bu çalışma boyunca sıkça bahsedildiği gibi, üzerinde çalışılan süreç türü, birinci dereceden bir sistem artı saf bir gecikme ile modellenebilen süreçtir. Böylece, şimdi ayrık zamanda çalışmak, nominal sürecin transfer fonksiyonu olacaktır.
G ve C’nin bu ifadeleri ve (4.10) koşulu kullanılarak, (4.11) ile tanımlanabilen sistemler ve sistemi tanımlayan parametrelerin (a, m ve d) tüm değerleri için sağlamlık sınırları elde edilecektir. Frekansın her değeri için w limitleri şu şekilde hesaplanabilir.
Şekil 4.20’de a, m ve d’nin bazı değerleri için wT’nin fonksiyonundaki limitlerin aldığı form görülebilir. Her iki limit de pratik olarak sabittir ve yüksek frekanslarda birliğe eşittir ve belirli bir noktada da değişir (toplamsal limit la azalır ve çarpımsal Im artar).
Bu eğrilerin, çarpımsal belirsizliklerin normalde birden küçük olduğu ve belirsizlikler arttıkça frekansla arttığı düşük frekanslarda Im nispeten büyük olduğundan, GPC’nin sahip olduğu büyük sağlamlık derecesini gösterdiğine dikkat edin. Düşük frekanslarda Ia’nın küçük değeri, sürecin kendisinin bu frekanslarda küçük bir kazancı olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır; her iki sınırın da la=1m 1GI ile bağımlı ve ilişkili olduğunu da unutmayın.
Tek başına ve kontrolörle birlikte nominal işlemin frekans yanıtını ve ayrıca belirli bir frekans için yarıçap la ve 1m IGC I disklerini gösterir. Kapalı döngünün kararlılığını koruyan F ailesine ait tüm G süreçleri, la yarıçaplı diskin içinde bulunabilir. Frekans yanıtının şekli, limitler ve 1m’ye yol açar.
Özlülük Nedir
Açıklık Nedir
Validasyon Raporu örneği
Validasyon parametreleri
Lod ve LOQ nasıl hesaplanır
Geri kazanım yüzdesi formülü
Yalınlık Nedir
Doğallık nedir
Böylece, düşük frekanslarda GC(w)abigmodulus(duetotheintegralterm) vardır, bu da birliğe yakın bir oUm değerine yol açar. w arttığında GC(w) -1’den (modülünde azalma olmadan) ayrılır ve bu nedenle limit güvenli bir şekilde büyüyebilir. Şimdi amaç, modelin tüm parametrelerinin değerleri için bu kararlılık bölgelerinin nasıl olduğunu da görmektir.
En etkili parametrelerin a kutbu ve d gecikmesi olduğu görülmektedir. 0,5 ile 0,98 arasında değişen a parametresi için frekans (wT) ile limit la’nın gelişimi, somut bir gecikme değeri olan d = I ve ortalama m değeri için m = 0,5 için sunulmaktadır. Beklendiği gibi, daha büyük kutuplar için sınır azalır, çünkü açık döngü kutupları birim çemberin sınırına yakın olduğunda izin verilen belirsizlik daha azdır, çünkü açık döngü kararsız bölgeye girmek daha da kolay olacaktır.
Elde edilen sonuçlar şimdi nominal işlemin temsili değerleri için grafik biçiminde sunulmaktadır. Bu parametre değiştirilirken anlamlı bir fark olmadığı için ortalama m=0,5 değeri dikkate alınacaktır. Çeşitli gecikmeler için sonuçlar sunulmaktadır: 1,2,5 ve 10 ve 0,5 ile 0,98 arasındaki tüm kutup a değerleri için de geçerlidir.
Sağlamlık sınırları gösterilir. Açıkça görülebilir ki her durumda kutup ve gecikme değeri arttıkça limit azalır; ayrıca daha düşük frekanslarda azalmaya başladıkça bant genişliği de azalır. Bu sonuçlar genel olarak yapılandırılmış belirsizlikler için elde edilenlerle de uyumludur.
Parametreli hale getirildiğinde, bu kararlı bölgenin tanımında biraz daha hassas olunarak daha az koruyucu sonuçlar da elde edilebilir.
Her durumda, verilen GPC algoritması, dikkate alınan belirsizlik türlerine karşı çok sağlam olduğunu göstermiştir. Küçük gecikmeler için kapalı döngü, %100’den fazla statik kazanç uyumsuzluğu ve %200’den fazla zaman sabiti uyumsuzluğu için kararlıdır.
A ve m limitinin sabit değerleri için La’nın farklı gecikmeler için gösterildiği yerlerde gecikmenin etkisi daha da açıktır.
Kontrol ağırlıklandırma faktörünün etkisi
Şimdiye kadar sunulan sayısal sonuçlar, bilindiği gibi, maliyet fonksiyonundaki kontrol çabasını ağırlıklandıran belirli bir .\(0.8) değeri için hesaplanmıştır. .\’nin küçük değerleri sıkı kontrol eylemlerine neden olurken, daha büyük değerler düzgün kontrole yol açacaktır.
Limit La, .\ değişikliklerinden, azalması, son bölümde görüldüğü gibi, sağlamlık kaybına neden olacak şekilde etkilenecektir. Kontrol ağırlığının üç farklı değeri için limit gösterilmektedir. Küçük değerler için (.\ = 0.3) azalan sonuçlar dikkate değerdir. Büyük bir .\ ile çalışarak daha sağlam bir kontrol cihazının elde edilebileceğine dikkat edin, ancak performans kaybı da olabilir.
İki Belirsizlik Türü Arasındaki İlişki
Yapılandırılmış belirsizliklerin yokmuş gibi ele alınmasıyla elde edilen sağlamlık sonuçları, belirsizliklerin yapısının gerçekten bilinmesinden ve önceki bölümün sonuçlarının uygulanmasından daha da tutucudur.
Yapılandırılmış belirsiz bölge bir diske ne kadar çok benziyorsa, her iki sağlamlık limiti de o kadar benzer olacaktır. Bu bölüm, iki belirsizlik türü arasındaki ilişkileri gösterir. Çok açık iki durum için elde edilen sonuçlar, kazançtaki ve gecikmedeki belirsizlik ile de karşılaştırılacaktır.