Předmět Elektronový transport v kvantových systémech (NFPL173)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NFPL173 - Elektronový transport v kvantových systémech, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Sylabus

Během osmdesátých let minulého století dosáhly polovodičové technologie takové dokonalosti, že umožnily vytvářet elektronové systémy o rozměrech řádu několika desítek nanometrů, jako jsou například dvojrozměrné elektronové systémy, kvantové dráty či tzv. kvantové tečky - umělé atomy. Jejich příprava byla založena především na využití kombinace elektronové litografie a metody MBE (Molecular Beem Epitaxy), která umoľňuje kontrolovaný růst jednoatomových polovodičových vrstev včetně jejich složení. Zásluhu na jejich rozvoji měly velké elektronické společnosti, které usilovaly o výrobu stále dokonalejších součástek a jejich miniaturizaci. Jedním z nejpřekvapivějších výsledků jejich studia byl objev kvantového Hallova jevu, za který byly uděleny Nobelovy ceny za fyziku v roce 1985 a 1998. V roce 2000 pak byla udělene další Nobelova cena v oboru polovodičových kvantových struktur za příspěvek k rozvoji moderní opto-elektroniky. Součástky založené na spinově polarizovaném transportu elektronů se staly základem nového oboru, tzv. spinotroniky, kterou odstartoval objev gigantické magnetoresistence v roce 1988. Přednášky si kladou za cíl přiblížit studentům podstatu kvantového charakteru elektronového transportu nejjednodušší formou vyžadující pouze znalost základů kvantové mechaniky a jsou věnovány následujícímu okruhu otázek: 1) Shrnutí fyziky polovodičů -- krystalová a elektronová struktura. 2) Nízkorozměrné elektronové systémy -- epitaxe z molekulárních svazků a litografie, pásové inženýrství a kvantové jámy, rozměrové kvantování, dvojrozměrný elektronový plyn. 3) Elektronový transport jako srážkový problém -- souvislost konduktance (převrácená hodnota odporu) a transmisních koeficientů, kvantování odporu bodových kontaktů, Landauerův-Buttikerův formalismus. 4) Lokalizace a fluktuace konduktance -- pravděpodobnost průchodu elektronu dvěma bariérami, vliv interference, lokalizační délka, univerzální fluktuace konduktance. 5) Rezonanční tunelování a Coulombická blokáda -- tunelování elektronů dvojitou barierou, rezonanční a jednoelektronové tunelování, elektronový turniket. 6) Jev Aharonova-Bohma -- kvantování magnetického toku vodivou smyčkou. 7) Celočíselný kvantový Hallův jev -- kvantování energetického spektra vlivem silného magnetického pole, Landauovy hladiny a hranové stavy, diamagnetické proudy a vliv lokalizace. 8) Zlomkový kvantový Hallův jev -- nestlačitelnost a faktor plnění, kompozitní fermiony. 9) Spinotronika -- gigantická magnetoresistence, efekt spinového přenosu, anomální Hallův jev, feromagnetické polovodiče.

Garant

Tomáš JungwirthDr. Karel Výborný