Building upon transport measurements conducted on two vertical double quantum dot devices, we model and analyze data to investigate intra-dot energy level mixing and long-period oscillations of current. While experimental single-particle spectra are well-described overall by the spectra of elliptical harmonic confinement potentials, the observation of level anticrossings in the single-particle spectra indicates that the real dot potentials are not perfectly elliptical harmonic. We successfully model the level crossing phenomenon, and the spectrum as a whole, by adding small defects to the ideal elliptical harmonic confinement potential. By checking the resulting spectra against the experimental data and only keeping the defects which improve the match, we iteratively develop a potential that gives rise to a spectrum that agrees very well with experiment.We investigate a tunneling current feature that is hysteretic under B-field sweeps and exhibits long-lived quasi-periodic temporal oscillations of current. Previous observations of similar current oscillations have been limited to the low-bias spin blockade regime, while these are observed at high bias (-12 mV) and high magnetic field (~4 T). We apply signal processing techniques such as autocorrelation and power spectrum analysis to quantify the oscillatory behaviour of the current measurements, revealing a strong central periodicity of ~100-150 s for the oscillations and a peak in power spectral density that is almost four orders of magnitude higher than background noise. In addition, we quantify a number of other aspects of this oscillating feature, including the transition of current observations from the `high' state to the `low' state as magnetic field is swept through the feature. Though a model explaining the origin of these phenomena is still lacking, they are postulated to be the result of hyperfine interactions. / En s'appuyant sur des mesures de transport effectuées sur deux dispositifs qui incluent des boîtes quantiques doubles verticales, nous modélisons et analysons les données pour étudier le mélange des niveaux d'énergie intra-boîte et les oscillations du courant de longue période. Bien que les spectres expérimentaux à une particule soient en général bien décrits par les spectres des potentiels de confinement harmoniques elliptiques, l'observation d'anticroisements des niveaux dans les spectres à une particule indique que les potentiels réels des boîtes ne sont pas parfaitement harmoniques elliptiques. Nous avons réussi à modéliser avec succès le phénomène de croisement des niveaux, ainsi que le spectre dans son ensemble, en ajoutant de petits défauts au potentiel de confinement harmonique elliptique idéal. En comparant les spectres résultant aux données expérimentales et en ne retenant que les défauts qui améliorent la concordance avec ces données, nous avons developpé itérativement un potentiel qui donne lieu à un spectre s'accordant très bien avec l'expérience. Nous étudions une caractéristique du courant tunnel qui est hystérétique lors d'un balayage du champ magnétique et qui montre des oscillations temporelles du courant quasi-périodiques et de longue durée de vie. Les précédentes observations de semblables oscillations du courant ont été limitées au régime de blocage de spin à basse tension, tandis que celles-ci sont observées à tension élevée (-12 mV) et à large champ magnétique (~ 4 T). Nous appliquons des techniques de traitement de signal telles que l'autocorrélation et l'analyse du spectre de puissance pour quantifier le comportement oscillatoire des mesures de courant, révélant une forte périodicité centrale de ~ 100-150 s des oscillations et un maximum de la densité spectrale de puissance qui est près de quatre ordres de grandeur supérieur au bruit de fond intrinsèque. En outre, nous quantifions un certain nombre d'autres aspects de cette fonction oscillante, y compris la transition des observations du courant de l'etat `haut' vers l'état `bas' lorsqu'un champ magnétique est balayé à travers la caractéristique. Bien qu'un modèle expliquant l'origine de ces phénomènes ne soit pas encore disponible, ils sont postulés être le résultat d'interactions hyperfine.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.114576 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Harack, Benjamin |
| Contributors | David Austing (Internal/Supervisor), Michael Hilke (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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