Transporte cuántico en sistemas mesoscópicos con campos dependientes del tiempo y desorden - Foieri, Federico (2010)
En esta tesis se estudian distintos aspectos del transporte electrónico en sistemas mesoscópicos desordenados y fuera del equilibrio. En estos sistemas las propiedades de transporte se ven afectadas por el tamaño de los mismos, su geometría particular y el tipo de contacto que ésta tenga con los reservorios de partículas (electrodos), número de impurezas, etc. En el capítulo 1 presentamos la definición precisa del concepto de sistema mesoscópico, las técnicas de fabricación y las magnitudes físicas relevantes al estudio de los mismos. También describimos cada una de las estructuras particulares estudiadas a lo largo de esta tesis. El método de cálculo utilizado se basa en el formalismo de Keldysh de funciones de Green fuera del equilibrio y es desarrollado en el capítulo 2. En el capítulo 3 estudiamos las propiedades de transporte electrónico en sistemas estrictamente unidimensionales y cuasi-unidimensionales con impurezas en el régimen de respuesta lineal a temperatura (T ) y voltaje (V ) finitos. En particular estudiamos las distribuciones de conductancia de cables cuánticos unidimensionales cuando éstos son conectados a dos reservorios en los que se establece una diferencia de potencial. Presentamos distintas alternativas para aproximar dichas distribuciones dependiendo del rango de V y T . A bajas T y V presentamos un modelo de tunneling resonante mientras que para T y V altos se presenta un método estadístico basado en convolu- cionar la distribución de T nula y V infinitesimal un número finito de veces. Estos métodos luego son aplicados aún en casos en los que los contactos entre el cable y los reservorios son imperfectos y para sistemas con varios canales de conducción. En el capítulo 4 se estudia el transporte electrónico en anillos mesoscópicos en presencia de flujos magnéticos variables en el tiempo y acoplados a un reservorio, analizando la influencia del desorden sobre las corrientes inducidas a través del mismo. Entre los resultados más relevantes hemos encontrado que los valores de conductancia pueden ser mayores que el cuanto de conductancia siendo estos sistemas estrictamente unidimensionales. Por otro lado, hemos determinado una longitud de localización efectiva, a partir de la cual ambos sistemas (tanto el anillo como el cable 1D) son equivalentes, es decir, poseen la misma distribución de conductancias (caracterizadas en capítulo 3). Por último, en el capítulo 5 estudiamos sistemas mesoscópicos en presencia de campos oscilantes en el tiempo, donde el transporte se genera mediante la aplicación de bombeos cuánticos (quantum pumps), que permiten inyectar partículas en forma variable con el tiempo en algún punto del sistema. Hemos estudiado la impedancia a cuatro terminales del sistema y las diferentes formas en las que se pueden caracteri- zar los efectos resistivos de un sistema mesoscópico. Esto se realizó incorporando una punta de voltaje débilmente acoplada al sistema que actúa como voltímetro. Además, se han obtenido expresiones analíticas para la resistencia a cuatro terminales uti- lizando teoría de perturbaciones, y también mostramos que esta resistencia puede ser considerada una característica universal del sistema, es decir, es independiente de la forma en que se induce el transporte. En cada capítulo se brinda una introducción en la que procuramos enfatizar la motivación del trabajo y describimos la situación actual, ya sea teórica o experimen- tal, de dicho problema. Luego se introduce el modelo Hamiltoniano, se presentan los cálculos realizados y se discuten los mismos. Finalmente se exponen las conclusiones.