Динамические корреляции и транспорт взаимодействующих электронов в мезоскопических квантовых проволоках

• Автор: Гиндикин, Яков Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с.

Оглавление
1 Введение
2 Обзор свойств многоэлектронного состоянии в одномерии
2.1 Одномерные электронные системы
2.2 Модель Томонаги-Латтинджсра
2.3 Короткомасштабные корреляции электронов
2.4 Описание короткомасштабных корреляций
2.5 Проводимость латтинджеровой жидкости
2.6 Кулоновская латтинджерова жидкость
2.7 Коллективные моды в 1Б электронной жидкости
3 Динамический отклик плотности латтинджеровой жидкости
3.1 Оператор плотности и сохранение числа частиц
3.2 Динамическая функция отклика плотности
3.2.1 Длинноволновая компонента функции отклика плотности
3.2.2 СБ¥ компонента корреляционной функции плотности
3.2.3 СБУ компонента функции отклика плотности
4 Восприимчивость заряда и диссипативная проводимость латтинджеровой жидкости
4.1 Длинноволновая компонента восприимчивости заряда
4.2 СБУ компонента восприимчивости заряда

Оглавление
4.3 Проводимость латтинджеровой жидкости
5 Кулоновская латтинджерова жидкость
5.1 Динамическая функция отклика плотности
5.2 Структурный фактор и проводимость
5.3 Динамическая спектральная функция
6 Коллективные моды в латтинджеровой жидкости
6.1 Коллективные моды в бесспиновой латтинджеровой жидкости
6.2 Коллективные моды латтинджеровой жидкости в случае со спином
7 Заключение
Глава
Введение
Актуальность темы
Изучение мезоскопических систем является одним из основных направлений в современной физике конденсированного состояния. Интерес к ним связан с открывающейся здесь новой физикой в поведении электронов и появлением новых свойств, особенно транспортных, которые перспективны для элементной базы наноэлектроники.
Возникающие новые свойства обусловлены квантовыми эффектами и межэлектрон-ным взаимодействием. В мезоскопических структурах взаимодействие электронов играет принципиальную роль, поскольку эффекты электрон-электронного взаимодействия усиливаются при уменьшении размеров и размерности системы. Взаимодействие приводит к радикальному изменению структуры основного состояния, характера элементарных возбуждений, и наблюдаемых откликов системы.
Наиболее важными в настоящее время мезоскопическими структурами являются квантовые провода (полупроводниковые, молекулярные, металлические, углеродные трубки), квантовые точечные контакты, квантовые ’’перетяжки” в двумерном электронном газе, системы квантовых точек, соединенных проводами, и т.д. Движение электронов в таких структурах благодаря эффектам размерного квантования является одномерным или близким к нему. Физической основой этих структур, таким образом, является одномерная (Ш) электронная система.
В 1Б системах электрон-электроиное взаимодействие приводит к наиболее драматиче-

34 Глава 2. МНОГОЭЛЕКТРОННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОДНОМЕРИИ
2.7 Коллективные моды в Ш электронной жидкости
Изучение коллективных возбуждений электронных систем, реализованных в различных мезоскопических структурах, представляет собой актуальную задачу, которая привлекает внимание как экспериментаторов [13, 94-99], так и теоретиков [100, 101]. Типы мод, существующих в системе (например, возбуждения зарядовой плотности, спиновой плотности, одночастичные возбуждения), и их спектр достаточно полно характеризуют коррелированное электронное состояние. Кроме того, именно коллективные моды, а не элементарные возбуждения обычно наблюдаются на эксперименте.
Эффективным инструментом исследования коллективных мод служит рамановское рассеяние. В экспериментах по рамановскому рассеянию на изучаемую систему направляют фотоны с частотой и импульсом к; и регистрируют рассеявшиеся (и создавшие в системе одно или несколько коллективных возбуждений) фотоны с частотой Ш/ и импульсом к/. Изменение частоты и импульса фотонов, т.е. смещение Стокса, дает дисперсию коллективных возбуждений, созданных в системе. При постановке опыта в так называемой поляризованной геометрии наблюдаются рассеянные фотоны с той же поляризацией, что и у падающих фотонов. В таких процессах рассеяния спин электронов в системе не изменяется, что соответствует возбуждению коллективных зарядовых мод. Интенсивность наблюдаемого сигнала при таких измерениях пропорциональна зарядовому структурному фактору [102]. Дисперсия коллективных мод может быть восстановлена по максимумам интенсивности.
Действительно, расходимости зарядового структурного фактора (который пропорционален мнимой части восприимчивости заряда х") соответствуют нулям диэлектрической функции е, ибо
= + У^)х{ч,и) ,
а нули диэлектрической функции как раз и определяют спектр коллективных зарядовых возбуждений.
Специфика Ш системы, по сравнению с 2Б и ЗБ случаями, состоит в том, что в отклик