21786

21786

پمپاژ كوانتومي به وسيله پتانسيلهاي نوساني در نانو ساختارهاي يك و دو بعدي

كارشناسي ارشد

حالت جامد

1395/12/17

دكتر مهدي اسماعيل زاده

دكتر ليلا اسلامي

فيزيك

توليد يك جريان بار خالص در غياب پتانسيل باياس را پمپاژ بار ميگويند. پس از اولين پيشنهاد نظري براي انتقال بار از طريق پمپاژ توسط تولس 7، روش هاي تئوري مختلفي براي پمپاژ در سيستم هاي مزوسكوپي ارائه شد و كارهاي آزمايشگاهي با اعمال ولتاژهاي دوره اي وابسته به زمان مورد بررسي قرار گرفت. در اين پاياننامه ما جريان توليد شده در يك سيستم غير تعادلي با باياس صفر را كه با استفاده از دو پتانسيل هارمونيك وابسته به زمان با فازهاي مختلف كه به سيستم اعمال مي شوند، بررسي مي كنيم. از فرماليسم كلديش 1 كه بر اساس تابع گرين است، براي حل سيستم هاي يك بعدي و دو بعدي تايد باندينگ 9 استفاده كردهايم و جريان dc را براي پارامترهاي مختلف آدياباتيك و غير آدياباتيك بدست آوردهايم. احتمال عبور و جريان را در يك سيم كوانتومي متقارن و نامتقارن مقايسه ميكنيم. محاسبات نشان ميدهد كه ترابرد در سيم كوانتومي متقارن، بدون گاف است ولي وقتي از دو اتم متفاوت در نانو سيم استفاده ميكنيم گاف انرژي در نمودار ترابرد بر حسب انرژي مشاهده ميشود . جريان پمپ شده را در حالت آدياباتيك وغير آدياباتيك بدست ميآوريم. مشاهده ميشود كه در حالت آدياباتيك جريان پمپ شده به صورت نوسانهاي سينوسي است. ولي اين رفتار در حالت غير آدياباتيك مشاهده نميشود. در اين حالت، جريان پمپ شده بر اساس فاصلهي ترازهاي انرژي در سيستم تغيير ميكند. با محاسبه جريان در سيستمهاي شبه يك بعدي مشاهده ميشود كه جريان پمپ شده نسبت به سيستمهاي يك بعدي، در حالت غير آدياباتيك تغيير چنداني نميكند. محاسبه جريان پمپ شده در سيستمهاي دو بعدي نشان ميدهد كه با افزايش تعداد كانالهاي ترابرد مقدار جريان پمپ شده افزايش پيدا ميكند.

1398/12/13

Quantum Pumping by Oscillating Potentials in One and two dimensional Nanostructures

3/7/2017 12:00:00 AM

The generation of a net charge current in the absence of explicit bias, a phenomenon known as pumping, is being considered to study the electronic transport. After the first theoretical proposal of charge transfer via pumping by Thouless, the technique was analyzed in detail by studying several mesoscopic models and also shown to work in real experimental settings with periodic time dependent voltages applied to di erent systems. In this document, the properties of non-equilibrium zero-bias currents produced by two external out-of-phase time-dependent harmonic potentials through systems with varying dimensionality, are analyzed. A non-equilibrium Keldysh formalism, based on Green’s functions, is used to solve tight-binding models for one-, quasi-one (ribbons) and two-dimensional systems with square and honeycomb lattice connectivity. A full description of DC currents and current spectral functions has been carried out for di erent model parameter values describing adiabatic, non-adiabatic, linear and non-linear regimes. Transmission probability and charge current have been calculated and compared for both a symmetrical and asymmetrical quantum wire. Results suggest that the transmission in symmetrical quantum wire has no band gap but when two different kinds of atoms is used in the wire, appearance of a gap is observed. Furthermore, pumping current for both adiabatic and non-adiabatic states is calculated. It can be seen that in the adiabatic state, the current oscillates like Sinus whereas in the non-adiabatic state this behavior is not observed and the pumped current varies depending on the distance between energy states. After investigation of current in the pseudo-one-dimensional systems, it was shown that the pumped current in comparison with one-dimensional systems in non-adiabatic states, has negligible difference. Other investigations show that the pumped current in two-dimensional systems increase with increasing transmission channels