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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Transporte eletrônico de carga e spin em cadeias de pontos quânticos
Author: Coutinho, Renato Máximo
First Advisor: Souza, Fabrício Macedo de
First member of the Committee: Torre, Liliana Sanz de La
Second member of the Committee: Siqueira, Ezequiel Costa
Summary: Neste trabalho estudamos teoricamente o transporte quântico tanto no regime estacionário quanto no regime transiente em um sistema de pontos quânticos acoplados entre si via hopping e também a reservatórios. Utilizando a técnica das funções de Green de não-equilíbrio, calculamos a corrente e a ocupação resolvida em spin na presença de terminais ferromagnéticos. A análise do shot noise também foi realizada, observando tanto efeitos em frequência nula como também em frequências finitas. Em particular, para o sistema de dois pontos quânticos a dinâmica nos revela as oscilações de Rabi, que são suprimidas com o tempo devido ao tunelamento incoerente com os reservatórios. Observamos que a frequência de Rabi e a coerência no tempo das oscilações são fortemente afetadas pela tensão externa. Esta coerência pode ser enfatizada pelo espectro do shot noise, que apresenta um comportamento característico na frequência de Rabi, sendo mais pronunciado quando os dois níveis estão em ressonância. Também notamos que as oscilações de Rabi são amplificadas no tempo quando o hopping inter-sítios é maior comparado à taxa de tunelamento incoerente. Adicionalmente, investigamos o transporte eletrônico em um conjunto de sítios acoplados que simulam um arranjo de pontos quânticos ou a uma molécula. Aplicamos uma tensão externa ao longo da estrutura afim de estudar a corrente de tunelamento, o coeficiente de transmissão, o shot noise e o fator de Fano. Enquanto no caso linear a curva I􀀀V não apresenta retificação elétrica, nas configurações desordenadas uma pronunciada retificação é encontrada, indicando um regime de operação de um diodo molecular. O efeito da resistência diferencial negativa (NDR) também foi observada devido a queda tensão aplicada na estrutura, que diminui a probabilidade de transmissão entre os orbitais vizinhos. Destacamos que quando o sistema se torna desordenado, a correlação de spin tende a aumentar com o fator de Fano atingindo valores próximos de 0.4.
Abstract: In the present work we investigate theoretically the quantum transport in both, stationary and transient regimes of system composed of the two quantum dots coupled to each other via hopping and to reservoirs. Using nonequilibrium Green function technique we calculate spinresolved current and ocupation in the presence of ferromagnetic leads. The analysis of the shot noise was also carried out, observing effects on both zero frequency and also finite frequency. In particular, for the system of two quantum dots, the dynamics reveal coherent Rabi oscillations, which one suppressed as time evolves due to the incoherent tunneling to the reservoirs. Both the Rabi frequency and the coherence time are strongly affected by the external source-drain voltage. This coherence is emphasized by the shot-noise signal, which presents a characteristic behavior at the Rabi frequency, being more pronounced when the two levels are in resonance. We also note that the Rabi oscillations are amplified when the interdot hopping is higher than the incoherent tunneling rate. Additionally, we investigated electronic transport of an ensemble of coupled sites that simulates an array of quantum dots or a molecule. An external bias voltage is applied along the structure in order to study the tunneling current, the transmission coefficient, shot noise and Fano factor. While in the linear case the characteristic I-V curve reveals no current rectification, in the disordered configuration a robust rectification is found, thus indicating an operation regime typical of a molecular diode. The negative differential resistance (NDR) is also observed due to the drop of the bias voltage along the structure, that decreases the probability of transmission between the orbital neighbors. We note that when the system becomes disordered the spin correlation tends to increase, with Fano factor reaching values close to 0.4.
Keywords: Transporte eletrônico
Pontos quânticos
Funções de Green
Corrente elétrica
Shot noise
Electronic transport
Quantum dots
Green s functions
Electrical current
Shotnoise
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Ciências Exatas e da Terra
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Quote: COUTINHO, Renato Máximo. Transporte eletrônico de carga e spin em cadeias de pontos quânticos. 2013. 91 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15665
Date of defense: 6-Aug-2013
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Física

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