Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
Controle de ressonâncias de Fano na condutância de caixas quânticas bidimensionais baseadas no 2DEG de GaAs
AMERICO ORCCOHUARANCCA NINA
DISSERTAÇÃO
01/08/2014

Nesta tese estudamos o transporte eletrônico em sistemas mesoscópicos balísticos. Nós fizemos simulações numéricas de diversos confinamentos de um gás de elétrons bidimensional (2DEG na interface GaAs=AlGaAs) e discutimos as propriedades de transmissão através desses sistemas nanoestruturados. Para nossos cálculos, utilizamos a aproximação de massa efetiva no modelo tight binding para emular o comportamendo da função de onda quando esta interage com um potencial de confinamento, e com alguns potenciais que chamaremos ”controladores”. Em particular pesquisamos sobre o transporte eletrônico através de confinamentos tipo Open Quantum Dot (OQD). As propriedades de transporte são encontradas utilizando cálculo das funções de Green da rede tight binding para obter as amplitudes de transmissão do sistema e sua aplicação no formalismo Landauer-Büttiker. A pesquisa foi dividida em duas etapas, a primeira engloba um grupo de testes em sistemas conhecidos para ter a certeza de um ótimo funcionamento do programa e para nos familiarizarmos com as características mais fundamentais da transmissão através destes sistemas. Por outro lado, estudamos o efeito que podem ter gates colocados nas posições de máxima intensidade na densidade local de estados. Aqui encontramos deslocamentos dos primeiros estados ressonântes que dependem do potencial aplicado nos controladores. Também encontramos que usando combinações de diferentes gates controladores, podemos mudar a forma de linha das ressonâncias de Fano observadas na conductância, por exemplo, desde um estado ressonânte simétrico para uma ressonância assimétrica, e logo mudar sua forma de linha para um dip o para a forma invertida da ressonância assimétrica mencionada. Observamos aqui também que a varredura de um único gate controlador pode inverter ressonâncias assimétricas de Fano. Em geral, com isto estamos manipulando a localização dos estados da caixa quântica e seu acoplamento com o mar continuo dos leads de entrada e saída. Numa segunda etapa, usamos o nosso método agora aplicado para sistemas de tamanhos realísticos com paredes de potencial de diferentes suavidades. Nos quais, sintonizamos as diferentes formas de linha de Fano (em sistemas realísticos) via a aplicação de gates controladores, emulados por antidots no interior do OQD, usando: paredes parabólicas, paredes tipo soft wall e paredes abruptas. Comparamos as condutâncias, densidades locais de estado, deslocamentos e as formas de linha das ressonâncias de Fano para os OQDs com estes tipos de paredes, na procura do sistema no qual seja possível o melhor controle das ressonâncias de Fano, tanto no seu deslocamento como na sua sintonia de formas. Encontramos que a forma do OQD não influi fortemente nos deslocamentos dos estados quase-ligados, mas sim na sintonia das diferentes formas de linha das ressonâncias. Obtivemos que no caso de um OQD abrupto, a sintonia é facilmente atingida, no caso soft wall também atingimos esta sintonia mas com uma pequena diminuição de amplitude nas ressonâncias. Por outro lado com a mesma configuração de gates no caso parabólico, não encontramos esta sintonia tão facilmente. Finalmente, estudamos diferentes configurações de gates controladores para melhorar os nossos resultados, e assim obter um controle optimizado das ressonâncias de Fano.

Tight binding; Landauer-Büttiker
In this thesis we studied the electronic transport in ballistic mesoscopic systems. We did numeric simulations of various confinements of a Two-Dimensional Electron Gas (2DEG at the interface GaAs/AlGaAs) and discussed the transmission properties through those nanostructured systems. For our calculations, we employed the effective mass approximation in the tight binding model to emulate the wave function’s behavior when this interact with a confinement potential, and with other potentials that we will name ”drivers”. We specifically investigated the electronic transport through Open Quantum Dots (OQDs). The transport properties were found using the calculations of tight binding Lattice Green’s functions, in order to obtain the system’s transmission amplitudes and its applications in Landauer-Büttiker formalism. The research was divided in two steps. The first one includes a group of tests in known systems in order to have certainty of an optimal operation of the program and familiarize our selves with the most fundamental characteristics of transmission through these systems. On the other hand, we studied the effect that can result from placing gates on positions of maximum intensity of local density of states (LDOS). Here, we found displacements of first resonant states that depend on the potentials applied at the drivers. Moreover, we found that by using combinations of different gate drivers, we could change the line shape of Fano resonances observed in the conductance, for instance, from a symmetric resonant state to an asymmetric resonance, and then change its line shape to a dip or an inverted form of the asymmetric resonance mentioned. We also observed that the movement of just one gate driver could invert asymmetric Fano resonances. In general, we are manipulating the state localization of the Quantum Dot and its coupling to the continuous sea of leads of entrance and exit. In a second stage, we applied our mentioned method to systems of realistic sizes and potentials walls with different softness. In which, we tune the different Fano line shapes (in realistic systems) by applying gate drivers, emulated by antidots inside the OQD, using: parabolic walls, ”soft walls” and abrupt walls. We compared the conductances, Local Density of States, displacements and Fano line shapes for the OQDs with the walls mentioned, in pursuit of systems in which is possible the best Fano resonances control, on both, their displacements and line shapes. We found that OQD’s shape does not influence displacements of quasi-bound states in a great way, but affect the tuning of different line shapes resonances. We concluded that in the case of abrupt OQD, the tuning is easily achieved, and regarding the soft wall we also obtained the tuning but with a small decreasing resonance amplitude. In the other hand, we could not find this tuning as easily in the parabolic case. Finally, we studied different configurations of gate drivers to improve our results, and an optimized control of Fano resonances
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

FÍSICA
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Banca Examinadora

GUSTAVO MICHEL MENDOZA LA TORRE
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
PETER ALEXANDER BLEINROTH SCHULZ Participante Externo
MARCELO OLIVEIRA DA COSTA PIRES Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 7
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 17

Vínculo

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Não