Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Planaltina,
Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2015. / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2015-11-23T17:03:53Z
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2015_LucasRangelThomas.pdf: 1678275 bytes, checksum: a2abc9937d70e20ec0273a467f7d3f90 (MD5) / O objetivo deste trabalho é estudar as transições de fase metal-isolante geradas pela interação spin-órbita de Rashba e potencial químico modulados por um campo elétrico externo aplicado a um fio quântico. Utilizamos de métodos numéricos de diagonalização de matrizes para obter as autoenergias e autoestados que descrevem o sistema. Analisando o espectro de energias, observamos o aparecimento de gaps estruturais nas fronteiras das zonas de Brillouin reduzidas do sistema. Através do controle do preenchimento da rede, é possível promover transições de fase metal-isolante percorrendo as bandas de energia e, com isso, produzir uma chave de corrente baseada no grau de liberdade de spin dos elétrons. A análise dos autoestados mostrou a presença de ondas
de densidade de carga e a inversão de spin, consistentes com a fenomenologia inferida a partir do estudo das autoenergias. A investigação do efeito do número de onda da modulação externa sobre o espectro de energias revelou a formação de padrões fractais conhecidos como borboletas de Hofstadter. Realizamos um estudo de caso com dados experimentais para um fio formado em um poço quântico de InAs a fim de verificar a viabilidade prática do dispositivo proposto. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The goal of the present work is to study the metal-insulator phase transistion in a
quantum wire driven by a Rashba spin-orbit interaction and a chemical potential, when
both are modulated by an external eletric array. We use numerical methods to diagonalize the Hamiltonian matrix in order to obtain the eigenenergies and eigenvalues of our system. From analyzing the energy spectrum we observe that multiple structural gaps arise at the boarders of the system’s reduced Brillouin zones. Through an external
control of the band filling, the system can be carried along the energy bands, undergoing a metal-insulator phase transitions across the gaps. Since this transition relies on the presence of the Rashba spin-orbit interaction, it can be viewed as a current switch based on the electron spin degree of freedom. The analysis of the eigenstates reveals
charge density waves and spin flip, in agreement with the phenomenology inferred
from the spectrum. An investigation of the effect of the external modulation wave
number on the eigenenergies spectrum uncovers fractal patterns known as Hofstadter butterflies. We present a case study with experimental data for a wire structured in a InAs quantum well in order to verify the practical viability of the proposed device.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/19346 |
| Date | 03 August 2015 |
| Creators | Thomas, Lucas Rangel |
| Contributors | Brito, Paulo Eduardo de, Malard, Mariana |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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